大位移斜井中螺桿泵配套工藝與效果評(píng)價(jià)

唐倩雯　孟慶鵬

摘 要：目前螺桿泵主要應(yīng)用在井斜較大的井，同時(shí)連續(xù)抽油桿在油田的應(yīng)用解決了以往由于桿柱限制螺桿泵無(wú)法深下的弊端，使用螺桿泵配套連續(xù)抽油桿可以大幅度降低抽油桿失效頻率，降低抽油桿的工作應(yīng)力，消除活塞效應(yīng)，提高泵效，加快施工速度，減少作業(yè)減產(chǎn)，同時(shí)在節(jié)電方面優(yōu)勢(shì)明顯。

關(guān)鍵詞：節(jié)電；螺桿泵；連續(xù)桿；配套

1 螺桿泵配套工藝現(xiàn)狀

1.1 連續(xù)抽油桿

抽油桿是有桿抽油設(shè)備的重要部件，它將地面驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力傳遞至井下，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)抽汲運(yùn)動(dòng)。抽油桿的疲勞強(qiáng)度和使用壽命影響了整個(gè)螺桿泵采油系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。由于抽油桿材料，加工工藝，工作環(huán)境，使用不當(dāng)和管理不善等因素，造成抽油桿疲勞斷裂或脫扣，嚴(yán)重影響整個(gè)抽油系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期及原油產(chǎn)量，增加維護(hù)費(fèi)用，提高采油成本。 經(jīng)過(guò)多年的探索，抽油桿技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，出現(xiàn)了連續(xù)抽油桿，實(shí)踐表明，連續(xù)抽油桿比普通抽油桿具有更優(yōu)越的使用性能。

1.2 大幅度降低抽油桿失效頻率

普通抽油桿連接部分〔接箍，螺紋接頭，鍛造部分和鍛造加熱過(guò)渡區(qū)〕的失效數(shù)占總失效數(shù)的65%-80%，而連續(xù)抽油桿的設(shè)計(jì)取消了連接件，從而大大減少了抽油桿的失效頻率。

1.3 減少抽油桿與油管的磨損

抽油桿柱和油管摩擦造成的磨擬與相互間的垂直壓力，承壓面積，相接觸的長(zhǎng)度和時(shí)間有關(guān)。連續(xù)抽油桿能夠減少磨損 ，是因?yàn)樗哂幸粋€(gè)半徑635m.的圓弧截面，在橫截而上與現(xiàn)有的任何油管都是兩點(diǎn)接觸，而普通抽油桿的接箍則是一點(diǎn)接觸。這樣， 7m長(zhǎng)的連續(xù)桿與油管就有2m的接觸長(zhǎng)度而普通抽油桿接箍與油管的接觸長(zhǎng)度僅為100-112mm，兩者的承壓面積之比為150：1。承壓面積的增大使磨損大人減少，尤其是斜井，定向井和水平井，效果更為顯著。

1.4 可降低抽油桿的工作應(yīng)力

由于連續(xù)抽油桿沒(méi)有接箍和絲扣并根據(jù)每口井的情況設(shè)計(jì)成錐形，可比同樣長(zhǎng)度的普通桿重量輕8%-10%其次在較小的油管中，可以使用比普通抽油桿尺寸更大的連續(xù)桿，從而降低抽油桿的應(yīng)力。如在直徑為62的油管中，只能使用直徑為22.2的普通抽油桿，而采用連續(xù)抽油桿時(shí)，則可用直徑為25.4的抽油桿。在載荷相同的情況下，連續(xù)桿的工作應(yīng)力可減少23%。

1.5 可消除活塞效應(yīng)，提高泵效

連續(xù)抽油桿沒(méi)有接箍，消除了普通抽油桿接箍的活塞效應(yīng)，使桿柱的下降速度加快，增加泵柱塞的沖程長(zhǎng)度，彈性伸長(zhǎng)也增加了沖程，因而提高了泵效。

1.6 可減少結(jié)蠟

普通抽油桿桿體上結(jié)蠟很少，而在接箍周圍由于產(chǎn)生壓力降，隨之而來(lái)的氣體析出，使這個(gè)區(qū)域發(fā)生局部冷卻而結(jié)蠟，而連續(xù)桿沒(méi)有接箍，表面噴鍍了涂料，因而減少了結(jié)蠟。

1.7 加快施工速度，減少作業(yè)減產(chǎn)

每口井所用的為一根連續(xù)桿桿柱，利用連續(xù)桿作業(yè)車，其安裝和提升速度25-30m/min，與普通抽油桿相比，其速度提高3倍以上，減少作業(yè)減產(chǎn)。使用連續(xù)桿可使螺桿泵井減低運(yùn)行費(fèi)用，因?yàn)槿∠顺橛蜅U接箍，使油井液流阻力大幅下降，尤其是在抽汲重油，和大排量采液的情況下。這使抽油桿和螺桿泵的工作負(fù)荷減小，從而可延長(zhǎng)它們的工作壽命，使維修費(fèi)用下降。液流阻力下降同時(shí)降低了所需的驅(qū)動(dòng)功率，節(jié)約了能源；不僅拓寬了螺桿泵的應(yīng)用領(lǐng)域，而且為油田生產(chǎn)提供了更加有效的節(jié)能、增產(chǎn)手段。

2 螺桿泵使用現(xiàn)狀

以某生產(chǎn)區(qū)為例，螺桿泵總井?dāng)?shù)為19口，生產(chǎn)井17口，使用率為84.2%。其中有12口井采用連續(xù)桿工藝，連續(xù)桿最大下深1400m，工作井段最大井斜54.90°，原油粘度最高648mpa.s，最大排量螺桿泵為120DT*83泵。螺桿泵井日產(chǎn)液占該區(qū)全部油井產(chǎn)液的10.4%；日產(chǎn)油占該生產(chǎn)管理區(qū)全部油井產(chǎn)油的12.8%。

3 配套工藝應(yīng)用

現(xiàn)在使用的螺桿泵光桿結(jié)構(gòu)有：一是內(nèi)襯管+連續(xù)桿配套模式。內(nèi)襯油管磨損量（0.38）僅為N80油管磨損量（0.62） 61.2%，內(nèi)襯管對(duì)抽油桿保護(hù)性能突出。適用于（1）桿管偏磨嚴(yán)重、頻繁作業(yè)油井；（2）液量100m3以上、油量較高的油井。二是梯形扣桿+扶正配套模式適用于桿管更換量少液量、油量較少的井。另外，在配套工藝方面，通過(guò)我們實(shí)踐中的不斷優(yōu)化，形成了幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：①單頭螺桿泵改進(jìn)為雙頭螺桿泵，②光桿從實(shí)心桿到空心桿又到現(xiàn)在的連續(xù)桿；③采用管柱錨定和油氣預(yù)分離技術(shù)，④采用軟啟停和變頻控制技術(shù)，將光桿從實(shí)心桿換為空心桿又到現(xiàn)在的連續(xù)桿；光桿技術(shù)的改進(jìn)，大大減少了由于油井光桿斷裂的發(fā)生。桿柱優(yōu)化扶正技術(shù).針對(duì)桿柱運(yùn)動(dòng)慣性、管柱彎曲，為了防住桿管磨損，研制了短接式抽油扶正器、卡裝式抽油扶正器、優(yōu)化扶正器布置方法，實(shí)現(xiàn)抽油桿的合理扶正，延長(zhǎng)了桿管的使用壽命。軟啟停無(wú)極調(diào)參技術(shù).保證螺桿泵系統(tǒng)在較低的扭矩下啟停，避免全球啟動(dòng)對(duì)抽油桿、齒輪、皮帶的損害。在較寬的范圍內(nèi)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，滿足油井供排協(xié)調(diào)的需要。變頻無(wú)級(jí)調(diào)速，實(shí)現(xiàn)軟啟、軟停無(wú)級(jí)調(diào)速，達(dá)到油井并排協(xié)調(diào)。偏心測(cè)試技術(shù). 研制了偏心測(cè)試驅(qū)動(dòng)裝置，和偏心測(cè)試管柱，配套了柔性井下測(cè)試儀及工具，實(shí)現(xiàn)了螺桿泵井井下剖面測(cè)試（壓力、產(chǎn)液、含水、密度、溫度等）。螺桿泵系統(tǒng)性能檢測(cè)技術(shù). 針對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和規(guī)范管理，建立螺桿泵水力特性、驅(qū)動(dòng)裝置、抽油桿十個(gè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，規(guī)范管理。采用管柱錨定和油氣預(yù)分離以及井口環(huán)空定壓放氣技術(shù)，保證了機(jī)組和油井工作的穩(wěn)定。

4 螺桿泵與電泵經(jīng)濟(jì)效益分析對(duì)比

4.1 單井螺桿泵與電泵作業(yè)費(fèi)用對(duì)比

目前，螺桿泵主要應(yīng)用在井斜較大的井，井斜較大的井如果下入電泵在機(jī)組下井過(guò)程中存在以下問(wèn)題：1）在機(jī)組起下過(guò)程中可能造成機(jī)械損傷，從而影響機(jī)組壽命；2）在機(jī)組起下過(guò)程中可能造成機(jī)組卡阻在套管內(nèi)，發(fā)生安全事故；3）該井整個(gè)造斜段狗腿度均較大，容易造成電纜損傷；如采用連續(xù)桿配螺桿泵，既減少了應(yīng)力，又不容易疲勞和扭斷，還能克服由于拐點(diǎn)大，螺桿泵運(yùn)轉(zhuǎn)電流增大，很難正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。另外，應(yīng)用連續(xù)桿驅(qū)動(dòng)，泵上可以全部應(yīng)用62mm油管，替代70、95大泵的泵上76mm油管，每米節(jié)約投入22元，按每口井1150米計(jì)算，單井少投入2.53萬(wàn)元。

4.2 螺桿泵舉升工藝增加投入分析

螺桿泵地下和地面部分合計(jì)費(fèi)用為7.5萬(wàn)元，比普通泵（按7000元計(jì)算）增加6.8萬(wàn)元；連續(xù)桿按1150米計(jì)算投入為5.98萬(wàn)元，比高強(qiáng)桿多1.15萬(wàn)元，合計(jì)增加投入為7.95萬(wàn)。

參考文獻(xiàn)

1. 王冰. 螺桿泵采油井桿柱斷脫原因分析及防治對(duì)策[J]. 中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量. 2011（04）

2. 張志超，黃志明，吳永峰. 螺桿泵井下結(jié)構(gòu)的改進(jìn)[J]. 石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督. 2011（06）