螺桿泵采油技術的改進和應用之我見

劉子龍

摘 要：幾年來我國石油開采規模越來越大，油井數量越來越多，各種采油技術都得到了廣泛的應用，其中運用較為普遍的是螺桿泵采油技術，相對于傳統采油技術，螺桿泵采油技術有幾個方面的優勢：降低成本、縮短工期、減少能源資源消耗等，但是在實際運用螺桿泵采油技術的過程中也存在一定的問題，影響了正常的采油工作，降低了油田的經濟效益和社會效益。本文將就螺桿泵采油技術開展探討并提出改進措施。

關鍵詞：油井開采；螺桿泵采油技術；技術改進

引言：螺桿泵是一種容積式轉子泵，其襯套和螺桿共同形成一個密封腔，密封腔的容積變化會吸入和排出液體，螺桿泵可以根據螺桿數目不同進行劃分，常見的有單螺桿泵、雙螺桿泵和三螺桿泵等幾種，螺桿泵具有很多優點，如可靠性高、噪音下、工作效率高等，在輸送液體時也不會出現渦流等，即使液體粘度較大也能順利輸送。

1、螺桿泵采油技術的原理和性能特征

1.1螺桿泵采油技術原理

螺桿泵采油技術由兩個部分組成，也就是地面驅動裝置和井下螺桿泵，加強抽油桿是繞軸，繞桿的作用是向井下輸送井口驅動裝置的驅動力，螺桿泵轉子得到了驅動力才能正常工作。雙頭定子和單頭轉子共同組成井下螺桿泵，螺桿泵和襯套形成了一個密封腔，定子中的轉子轉動時，空腔會從吸入一側向排出的一側運動，密封腔消失并在吸入一側重新形成新的密封腔，而液體也會隨著密封腔運動被排出，隨后液體被排放到管線中并且最終被送至地面。這就是螺桿泵采油技術的基本原理。

1.2螺桿泵的性能分析

螺桿泵采油技術有幾個方面的性能特征：質量恒定，也就是井筒流動、油井生產和螺桿泵排出、吸入的液體質量相同；能量恒定；熱量恒定。

2、螺桿泵采油技術存在的問題分析

2.1磨損井問題和原因

根據磨損井的范圍分析，從某個深度開始才出現螺桿泵井桿磨損問題，也就是從這個深度開始出現磨損問題，并且隨著井深度的增加，磨損井的問題也就越來越嚴重，經過具體觀察得知，一般在中下部位出現磨損問題的概率較大，約為87%左右。根據統計數據得知，50個磨損件中，實心桿的磨損率要低于空心桿的磨損率，并且空心桿的磨損程度也要比實心桿的磨損程度大；根據螺桿泵的轉速來看，低轉速井的磨損率要顯著低于高轉速井的磨損率。

2.2桿管磨損問題和原因

由于轉子的偏心運動，抽油桿和轉子要做偏心旋轉運動，抽油桿和油管之間存在一定的環空面積，如果不及時采取相應的措施，那么桿管將會出現磨損問題。從離心慣性力方面的原因來看，桿柱質量與幾何中心線出現偏離，桿柱由于質量偏心將會出現彎曲，隨著油井深度的增加，旋轉桿柱的軸向力逐漸減少，橫向力將會導致桿柱出現彎曲現象，如果井較深并且桿柱較長，自轉和公轉基本相同。

3、螺桿泵采油技術的改進方法

3.1采用螺桿泵電加熱系統

為了提尕螺桿泵強度以防止螺桿脫斷，應該合理的使用阻尼式液壓驅動裝置，阻尼式液壓驅動裝置采用了雙液壓剎車系統，螺桿泵停止運行后無需人工干預，裝置會自動釋放光桿扭矩，螺桿恢復自然狀態后就會自行停止；如果是電加熱抽油桿，螺紋應使用錐形絲扣型的，錐形絲扣螺紋比普通抽油桿多三扣；如果有更高的需求則可以采用O型圈螺紋，不僅有效提高了抽油桿的防脫斷性能同時也保證了螺桿泵的密封性能。通過摩擦焊和燉桿兩種措施提高了電加熱抽油壁的厚度，進一步增強了抽油桿的防脫斷能力。

3.2優化下泵參數

為了保證螺桿泵的有序性和有效性，必須明確螺桿泵的相關參數，為了盡量提高螺桿泵的防脫斷性能，減少螺桿泵的磨損問題，應該適當降低共振、彎矩和扭矩，因此螺桿泵應盡量以中速或者低速運行，對于下泵的設計應該以油井的供排和產能要求為基礎，選擇合適的螺桿泵以達到中低轉速的要求。

3.3改進其他配套技術

在井下安裝與油井相配套的單流閥，能夠在一定程度上增強桿柱的強度，防止桿柱脫斷，也可以將單流閥設置在螺桿泵的吸入口等位置，降低桿柱的反轉勢能，降低螺桿的反轉速度，也是為了降低地面驅動裝置反轉系統的負荷。

4、螺桿泵采油技術的具體應用

以某大型油田為例，此油田共有螺桿泵井197口，在某次檢測中共檢測螺桿泵井82口，其中出現磨損的螺桿泵井共63口，通過分析得知，造成檢泵的主要原因是桿管磨損問題。造成桿管磨損問題的原因有以下幾個：第一是轉子的偏心運動；第二是離心慣性力作用；第三是由于油管彎曲導致的。

針對此油田存在的桿管磨損問題，可以采取以下幾個方面的措施：第一是優化桿泵的匹配，目前螺桿泵普遍存在的問題之一就是桿柱斷脫問題，需要同時考慮系統安全、過流面積和抗扭能力等要求，可以使用直徑為28毫米的實心錐扣桿代替原有的直徑42毫米和直徑38毫米的空心桿，并且適當的加厚桿壁，提高桿管的抗扭性能，使用直徑28毫米的桿，能夠增加過流面積，降低扭矩，提高桿管的抗拉和抗扭性能，在一定程度上防止出現桿脫斷問題，降低桿磨損和桿斷出現的頻率；第二是全井扶正技術，大部分大排量螺桿泵都會出現桿管磨損問題，區別只是程度不同，如果安裝了扶正器，可以一定程度上減少桿管磨損的現象，因此針對油井現狀，可以進行全井扶正，測試表明，不同位置的扶正器扭矩基本相同，因此采用全井扶正技術對扭矩基本沒有影響。

結束語

綜上，桿管磨損的主要原因是二者的接觸載荷，造成采油效率下降，影響了企業的經濟效益，針對螺桿泵磨損問題采取恰當的措施，能夠更好的運用螺桿泵并使其更加完善。

參考文獻

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