螺杆泵采油技术的改进和应用之我见

刘子龙

摘 要：几年来我国石油开采规模越来越大，油井数量越来越多，各种采油技术都得到了广泛的应用，其中运用较为普遍的是螺杆泵采油技术，相对于传统采油技术，螺杆泵采油技术有几个方面的优势：降低成本、缩短工期、减少能源资源消耗等，但是在实际运用螺杆泵采油技术的过程中也存在一定的问题，影响了正常的采油工作，降低了油田的经济效益和社会效益。本文将就螺杆泵采油技术开展探讨并提出改进措施。

关键词：油井开采；螺杆泵采油技术；技术改进

引言：螺杆泵是一种容积式转子泵，其衬套和螺杆共同形成一个密封腔，密封腔的容积变化会吸入和排出液体，螺杆泵可以根据螺杆数目不同进行划分，常见的有单螺杆泵、双螺杆泵和三螺杆泵等几种，螺杆泵具有很多优点，如可靠性高、噪音下、工作效率高等，在输送液体时也不会出现涡流等，即使液体粘度较大也能顺利输送。

1、螺杆泵采油技术的原理和性能特征

1.1螺杆泵采油技术原理

螺杆泵采油技术由两个部分组成，也就是地面驱动装置和井下螺杆泵，加强抽油杆是绕轴，绕杆的作用是向井下输送井口驱动装置的驱动力，螺杆泵转子得到了驱动力才能正常工作。双头定子和单头转子共同组成井下螺杆泵，螺杆泵和衬套形成了一个密封腔，定子中的轉子转动时，空腔会从吸入一侧向排出的一侧运动，密封腔消失并在吸入一侧重新形成新的密封腔，而液体也会随着密封腔运动被排出，随后液体被排放到管线中并且最终被送至地面。这就是螺杆泵采油技术的基本原理。

1.2螺杆泵的性能分析

螺杆泵采油技术有几个方面的性能特征：质量恒定，也就是井筒流动、油井生产和螺杆泵排出、吸入的液体质量相同；能量恒定；热量恒定。

2、螺杆泵采油技术存在的问题分析

2.1磨损井问题和原因

根据磨损井的范围分析，从某个深度开始才出现螺杆泵井杆磨损问题，也就是从这个深度开始出现磨损问题，并且随着井深度的增加，磨损井的问题也就越来越严重，经过具体观察得知，一般在中下部位出现磨损问题的概率较大，约为87%左右。根据统计数据得知，50个磨损件中，实心杆的磨损率要低于空心杆的磨损率，并且空心杆的磨损程度也要比实心杆的磨损程度大；根据螺杆泵的转速来看，低转速井的磨损率要显著低于高转速井的磨损率。

2.2杆管磨损问题和原因

由于转子的偏心运动，抽油杆和转子要做偏心旋转运动，抽油杆和油管之间存在一定的环空面积，如果不及时采取相应的措施，那么杆管将会出现磨损问题。从离心惯性力方面的原因来看，杆柱质量与几何中心线出现偏离，杆柱由于质量偏心将会出现弯曲，随着油井深度的增加，旋转杆柱的轴向力逐渐减少，横向力将会导致杆柱出现弯曲现象，如果井较深并且杆柱较长，自转和公转基本相同。

3、螺杆泵采油技术的改进方法

3.1采用螺杆泵电加热系统

为了提尕螺杆泵强度以防止螺杆脱断，应该合理的使用阻尼式液压驱动装置，阻尼式液压驱动装置采用了双液压刹车系统，螺杆泵停止运行后无需人工干预，装置会自动释放光杆扭矩，螺杆恢复自然状态后就会自行停止；如果是电加热抽油杆，螺纹应使用锥形丝扣型的，锥形丝扣螺纹比普通抽油杆多三扣；如果有更高的需求则可以采用O型圈螺纹，不仅有效提高了抽油杆的防脱断性能同时也保证了螺杆泵的密封性能。通过摩擦焊和炖杆两种措施提高了电加热抽油壁的厚度，进一步增强了抽油杆的防脱断能力。

3.2优化下泵参数

为了保证螺杆泵的有序性和有效性，必须明确螺杆泵的相关参数，为了尽量提高螺杆泵的防脱断性能，减少螺杆泵的磨损问题，应该适当降低共振、弯矩和扭矩，因此螺杆泵应尽量以中速或者低速运行，对于下泵的设计应该以油井的供排和产能要求为基础，选择合适的螺杆泵以达到中低转速的要求。

3.3改进其他配套技术

在井下安装与油井相配套的单流阀，能够在一定程度上增强杆柱的强度，防止杆柱脱断，也可以将单流阀设置在螺杆泵的吸入口等位置，降低杆柱的反转势能，降低螺杆的反转速度，也是为了降低地面驱动装置反转系统的负荷。

4、螺杆泵采油技术的具体应用

以某大型油田为例，此油田共有螺杆泵井197口，在某次检测中共检测螺杆泵井82口，其中出现磨损的螺杆泵井共63口，通过分析得知，造成检泵的主要原因是杆管磨损问题。造成杆管磨损问题的原因有以下几个：第一是转子的偏心运动；第二是离心惯性力作用；第三是由于油管弯曲导致的。

针对此油田存在的杆管磨损问题，可以采取以下几个方面的措施：第一是优化杆泵的匹配，目前螺杆泵普遍存在的问题之一就是杆柱断脱问题，需要同时考虑系统安全、过流面积和抗扭能力等要求，可以使用直径为28毫米的实心锥扣杆代替原有的直径42毫米和直径38毫米的空心杆，并且适当的加厚杆壁，提高杆管的抗扭性能，使用直径28毫米的杆，能够增加过流面积，降低扭矩，提高杆管的抗拉和抗扭性能，在一定程度上防止出现杆脱断问题，降低杆磨损和杆断出现的频率；第二是全井扶正技术，大部分大排量螺杆泵都会出现杆管磨损问题，区别只是程度不同，如果安装了扶正器，可以一定程度上减少杆管磨损的现象，因此针对油井现状，可以进行全井扶正，测试表明，不同位置的扶正器扭矩基本相同，因此采用全井扶正技术对扭矩基本没有影响。

结束语

综上，杆管磨损的主要原因是二者的接触载荷，造成采油效率下降，影响了企业的经济效益，针对螺杆泵磨损问题采取恰当的措施，能够更好的运用螺杆泵并使其更加完善。

参考文献

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