螺桿泵采油特點與應用分析

鄧磊(大慶油田第三采油廠第一油礦, 黑龍江 大慶 163000)

螺桿泵采油特點與應用分析

鄧磊(大慶油田第三采油廠第一油礦, 黑龍江 大慶 163000)

螺桿泵采油作為一項成熟的技術，在油田中得到了廣泛的應用，本文從螺桿泵采油工藝的特點出發，對螺桿泵采油工藝的應用情況進行了深入分析。

螺桿泵;采油特點;應用分析

目前螺桿泵采油已經成為國內外各大油田的主要技術，該技術具有諸多優點，能夠提高舉升效率，在采油工程中有著非常廣泛的應用。

1 螺桿泵采油特點

(1)螺桿泵采油工藝的優點 相對于游梁式抽油機、水力活塞泵和電動潛油泵，因其簡單的結構只需要較小投資；螺桿泵可直接安裝于井口裝置的四通上方，只是在原油井口的基礎上，不需占用要太大面積，只需要簡單的井口房就能解決防盜問題；從螺桿泵的工作原理來看，其屬于螺旋稠油的容積泵，有著穩定的流速和連續的軸向流動，沒有流量脈動，相對于游梁式抽油機，因為沒有機械傳動和液柱的慣性損失，其效率可超過90%，是在當前采油設備中具備較高效率和較小能耗的一種類型；能用于稠油舉升，通常情況下，螺桿泵所適用的原油流體為粘度在8000mPa.s(50℃)以下，可以應用于多數稠油井；從理論上分析，螺桿泵輸送的砂漿含砂量最高可到80%，對于含砂原油，在含砂量不低于40%都可實現正常生產，但不適用于砂埋情況；螺桿泵不會氣鎖，能用于油氣混輸，但是井下泵入口的游離氣會占用泵的有效容積；螺桿泵因其較小的占用面積，能直接應用于斜直井段，使其能適用于水平井采油井或海上油田叢式井組；在正常工作狀態下，井口回壓可達到1.5MPa或者更高情況，能有效提升邊遠井集輸效率；采油過程中出現的電動機和發動機停轉情況下，會在泵上部沉積砂，相對于有桿泵，螺桿泵更易于恢復工作。

(2)螺桿泵采油的局限性 雖然螺桿泵采油工藝有著上述多種優點，但也存在一定缺點：定子易損、泵需要流體潤滑、會因操作不當造成泵損壞和較小的總壓頭。

定子易受損就會縮短其使用壽命，使得檢泵次數增加，檢泵過程中的起下管柱就會加大泵的使用費用。定子工作中需要流體進行潤滑，如果工作中的潤滑只是依靠液體就會導致泵高溫，加速定子彈性體老化或燒毀，此外，定子橡膠無法應用于注蒸汽井。盡管螺桿泵有著較為簡單的操作，但未經過訓練而進行的不正確操作就會導致泵損壞。多數情況下，螺桿泵應用的井深在1000m附近。

2 螺桿泵采油技術的應用

螺桿泵在油田的應用通常是在實際情況下，綜合分析作業環境后再對其進行選擇，以此獲得最佳的采油工藝。首先，要從油井的產油需求出發來對螺桿泵進行對應的優化設計，保證該螺桿泵采油系統能在達產油要求的前提下平穩運行。設計的第一步是對油田的產油量進行預估，根據產油量來選定排量合理的螺桿泵，之后再根據這一主要參數對其他配套設施進行選取和設計。

(1)地面驅動裝置與泵型匹配 地面驅動裝置的規格是根據電動機型號來選取，合理的電動機規格是提升螺桿泵系統效率的關鍵因素之一。首先是對螺桿泵功率進行現場測試獲得結果如下表1所示，有功功率和功率利用率有所不同，部分井的電動機功有著過大的功率配置，在進行泵型選擇時需要考慮到相關安全系數，1號井所用泵型的配套電動機功率可選取7.5kW，2號井采用的泵型配套電機功率可選18.5～22kW，3號井所用泵型配套電動機功率可選22～30kW。為進一步提升螺桿泵的效率，擴大螺桿泵的適用范圍，可對裝置進行優化，通過無極調速地面驅動裝置和可置換發動機的形式，使螺桿泵和電動機滿足油井產液變化的需求。

(2)泵最佳時機排量與油井產能匹配 螺桿泵選型的基礎是油井產能數據，對螺桿泵的水力特性曲線進行分析，找到其最佳工作范圍，在此區域內對額定揚程和沉沒度進行設定，對這一狀態下的理論排量進行查詢。在此過程中需要對下井后的相關影響因素進行分析，主要包括漏失、氣體以及定子橡膠的溫脹和溶脹三類。通過之前的現場試驗和相關試驗證明可得出結論，在額定揚程和設定沉沒度情況下，泵的實際排量為理論排量的60%，可以參考此數值來對泵的排量進行選型。

(3)抽油桿的選擇 螺桿泵配套選用抽油桿為摩擦焊接式空心抽油桿或普通實心抽油桿的情況下，其防脫鉤性能、剛度以及扭轉強度都無法滿足需求，使用過程中可能出現斷脫等情況。因此，需要對抽油桿進行優化，可采取鐓鍛式防脫空心抽油桿以及防脫實心抽油桿，能有效提升抽油桿的防脫口性能、剛度以及抗扭轉強度，力學性能數據上能獲得超過2.0的安全系數。

其他配套技術還包括螺桿泵系統的優化設計、驅動裝置的密封、防斷脫抽油桿、空心轉子螺桿泵采油技術等。螺桿泵系統設計參數調整軟件可在下井前對螺桿泵的設計、組裝和檢驗進行優化。地面驅動裝置需要密封的位置為減速器下油封和井口盤根盒密封，可通過將機械密封加到盤根盒式動密封下來提升密封效果。在抽油桿防斷脫方面，除了對抽油桿進行優化外，還可在地面驅動裝置安裝防反轉裝置和泵入口處增加止回閥來避免液體回流而導致的高速反轉脫扣。空心轉子螺桿泵采油技術能有效解決實心螺桿泵無法進行壓力測試的問題，也為大排量洗井提供一定基礎。

3 結語

隨著螺桿泵采油技術的不斷完善，該技術的應用也越來越廣泛。在聚合物驅油的井中，螺桿泵有著良好的應用效果，作為替代技術能有效解決油管偏磨和抽油桿偏磨的問題。螺桿泵采油工藝因其高效而成為后期首選的舉升設備之一。

[1]操建平,孟慶昆,高圣平,王向東,胡貴.影響螺桿泵密封性能的直接因素分析[J].石油礦場機械,2011,(11)∶5-10.