地面驅動螺桿泵采油技術優化研究

趙利軍（中油遼河油田分公司遼興油氣開發公司，遼寧 盤錦 124010）

地面驅動螺桿泵由于抽油桿自身既需要受到拉力作用，又受到扭力作用，且下入深度較淺，在實際生產過程中如采油技術工藝不當，往往會造成固定部位的磨損或磨斷油管，以及油管或抽油桿脫扣等問題，這就需要做好對相關工藝技術的優化與匹配，以保證設備的正常、穩定運行。

1 地面驅動螺桿采油工作原理

地面驅動螺桿泵作為一種容積式泵，其工作原理是由地面驅動裝置帶動抽油桿和轉子在定子橡膠襯套內旋轉，轉子和定子之間的容積均勻上移，從而產生抽汲、推擠作用，而實現連續性的排油。

地面驅動螺桿泵采油系統主要由油層、井筒和抽油設備三部分組成。油層的工作特性由綜合IPR來描述；井筒中流體則按照多相管流規律進行流動；抽油設備則主要包括了地面驅動裝置、抽油桿柱、井下螺桿泵，用于向井筒中流體提供能量，其自身組成一個復雜的機械系統。可通過正確地選擇泵型和設計抽油參數來控制、調節油井的生產，使得抽油設備系統與油層和井筒的能力相協調，在高效、安全的基礎上獲得較高的產油量和經濟效益。

2 地面驅動螺桿泵采油工藝技術優化

2.1 防脫優化技術

2.1.1 油管柱防脫技術

由于螺桿泵的轉子在定子內是順時針旋轉，工作負載直接表現為扭矩，當轉子扭矩作用在定子上時，定子承受的扭矩會使上部的正螺紋油管脫扣，因此對地面驅動螺桿泵的油管柱必須采取防脫措施。當前，油管柱防脫技術主要有兩種，一種是錨定工具，另一種則是反扣油管。通常采用的是錨定工具，與常規油管錨的使用一樣。

2.1.2 抽油桿防脫技術

由于驅動螺桿泵的抽油桿柱長度很長，當傳遞扭矩時抽油桿柱會儲存一定的彈性變形能，一旦停機，抽油桿內儲存的彈性變形能釋放出來造成抽油桿高速反轉而脫扣或因固定閥失靈停機后油管內液體回流造成抽油桿反轉而脫扣。目前，可采用防脫技術主要有以下幾種：①采用定向離合器進行防反轉。在定向離合器的外殼上安裝剎車帶，當需要上提抽油桿時先緩慢松開剎車帶，將彈性變形能緩慢釋放，使抽油桿只能做單向轉動，即可有效地防止抽油桿脫扣。②停機前先降壓運行一段時間，使抽油桿彈性變形能釋放出一部分，然后利用時間繼電器控制停機。③安裝性能可靠的固定閥，確保停機后油管內液體不回流。④采用插接式空心抽油桿，防止抽油桿倒轉時脫扣。

2.1.3 防磨優化技術

防磨優化技術是指螺桿泵采油時，能減輕油管和抽油桿磨損的技術。由于抽油桿柱和螺桿泵轉子離心作用使定子和油管受到周期性沖擊，產生振動而造成油管磨損。為了消除振動，一般在定子上接頭處裝油管扶正器，或使用反螺紋油管時在定子上、下接頭處裝油管扶正器。同時，由于井斜和方位角變化是造成抽油桿磨損的主要原因，為了減輕這類磨損，應在井斜變化大或方位角變化大的部位以及光桿下部加裝抽油桿扶正器。通常采用的油管扶正器，主要有彈簧式和橡膠式兩種；而抽油桿扶正器，則基本采用耐磨的尼龍材料制造，形狀與尼龍刮蠟器相似。

3 解堵優化技術

由于油井原油具有凝固點高和含蠟量高的特點，當冬季溫度較低或停機時間偏長時，都將可能導致螺桿泵油管內上部出現原油凝固的問題，使得螺桿泵無法正常運行，因此在日常生產中還應采用解堵優化技術。常采用的是電纜加熱解堵技術，該技術原理是通過在油桿內下入加熱電纜，利用電纜加熱后所生成的熱量使原油凝固問題得到解決。

4 故障診斷技術

地面驅動螺桿泵在采油過程中，如因管理不當、工況不合理或者產品質量等問題時，將會出現一系列故障問題，常見故障有抽油桿斷脫、各種堵塞、油管漏失、定子橡膠脫落等。必須采取適當的故障診斷技術，以確保生產穩定。較常采用的故障診斷技術，主要有電流法和憋壓法兩種。

4.1 電流法

電流法主要是通過測試驅動電動機的工作電流，通過電動機工作電流的大小，來判斷螺桿泵工作狀況的方法。該方法較為適用于檢測抽油桿斷脫、油管脫落或漏失、泵漏失、定子橡膠磨損嚴重、輸油管線堵、結蠟嚴重等故障形式。

4.2 憋壓法

憋壓法主要是通過關閉采油樹回壓閘門進行憋壓的方式，來觀測井口油壓和套壓的變化，進而診斷螺桿泵工作狀況的方法。該方法主要適用于檢測抽油桿斷脫、油管脫落、泵嚴重漏失、定子橡膠脫落等故障形式。

5 結語

由于我國在地面驅動螺桿泵的實際應用時間較短，經常出現工作參數不匹配，采油工藝選擇不當等方面的問題，導致設備及油井的生產功效得不到充分發揮。本文從地面驅動螺桿泵的工作原理出發，并對螺桿泵采油相關工藝技術的優化應用進行了分析與探討，以此希望對地面驅動螺桿泵采油系統的實際應用起到一定的借鑒作用。

[1]武云松.提高螺桿泵井系統效率的措施研究[J].油氣田地面工程，2009（7）.