螺杆泵采油特点与应用分析

2017-03-04邓磊大庆油田第三采油厂第一油矿黑龙江大庆163000

化工管理 2017年28期

关键词：油杆螺杆泵排量

邓磊(大庆油田第三采油厂第一油矿, 黑龙江大庆 163000)

螺杆泵采油特点与应用分析

邓磊(大庆油田第三采油厂第一油矿, 黑龙江大庆 163000)

螺杆泵采油作为一项成熟的技术，在油田中得到了广泛的应用，本文从螺杆泵采油工艺的特点出发，对螺杆泵采油工艺的应用情况进行了深入分析。

螺杆泵;采油特点;应用分析

目前螺杆泵采油已经成为国内外各大油田的主要技术，该技术具有诸多优点，能够提高举升效率，在采油工程中有着非常广泛的应用。

1 螺杆泵采油特点

(1)螺杆泵采油工艺的优点相对于游梁式抽油机、水力活塞泵和电动潜油泵，因其简单的结构只需要较小投资；螺杆泵可直接安装于井口装置的四通上方，只是在原油井口的基础上，不需占用要太大面积，只需要简单的井口房就能解决防盗问题；从螺杆泵的工作原理来看，其属于螺旋稠油的容积泵，有着稳定的流速和连续的轴向流动，没有流量脉动，相对于游梁式抽油机，因为没有机械传动和液柱的惯性损失，其效率可超过90%，是在当前采油设备中具备较高效率和较小能耗的一种类型；能用于稠油举升，通常情况下，螺杆泵所适用的原油流体为粘度在8000mPa.s(50℃)以下，可以应用于多数稠油井；从理论上分析，螺杆泵输送的砂浆含砂量最高可到80%，对于含砂原油，在含砂量不低于40%都可实现正常生产，但不适用于砂埋情况；螺杆泵不会气锁，能用于油气混输，但是井下泵入口的游离气会占用泵的有效容积；螺杆泵因其较小的占用面积，能直接应用于斜直井段，使其能适用于水平井采油井或海上油田丛式井组；在正常工作状态下，井口回压可达到1.5MPa或者更高情况，能有效提升边远井集输效率；采油过程中出现的电动机和发动机停转情况下，会在泵上部沉积砂，相对于有杆泵，螺杆泵更易于恢复工作。

(2)螺杆泵采油的局限性虽然螺杆泵采油工艺有着上述多种优点，但也存在一定缺点：定子易损、泵需要流体润滑、会因操作不当造成泵损坏和较小的总压头。

定子易受损就会缩短其使用寿命，使得检泵次数增加，检泵过程中的起下管柱就会加大泵的使用费用。定子工作中需要流体进行润滑，如果工作中的润滑只是依靠液体就会导致泵高温，加速定子弹性体老化或烧毁，此外，定子橡胶无法应用于注蒸汽井。尽管螺杆泵有着较为简单的操作，但未经过训练而进行的不正确操作就会导致泵损坏。多数情况下，螺杆泵应用的井深在1000m附近。

2 螺杆泵采油技术的应用

螺杆泵在油田的应用通常是在实际情况下，综合分析作业环境后再对其进行选择，以此获得最佳的采油工艺。首先，要从油井的产油需求出发来对螺杆泵进行对应的优化设计，保证该螺杆泵采油系统能在达产油要求的前提下平稳运行。设计的第一步是对油田的产油量进行预估，根据产油量来选定排量合理的螺杆泵，之后再根据这一主要参数对其他配套设施进行选取和设计。

(1)地面驱动装置与泵型匹配地面驱动装置的规格是根据电动机型号来选取，合理的电动机规格是提升螺杆泵系统效率的关键因素之一。首先是对螺杆泵功率进行现场测试获得结果如下表1所示，有功功率和功率利用率有所不同，部分井的电动机功有着过大的功率配置，在进行泵型选择时需要考虑到相关安全系数，1号井所用泵型的配套电动机功率可选取7.5kW，2号井采用的泵型配套电机功率可选18.5～22kW，3号井所用泵型配套电动机功率可选22～30kW。为进一步提升螺杆泵的效率，扩大螺杆泵的适用范围，可对装置进行优化，通过无极调速地面驱动装置和可置换发动机的形式，使螺杆泵和电动机满足油井产液变化的需求。

(2)泵最佳时机排量与油井产能匹配螺杆泵选型的基础是油井产能数据，对螺杆泵的水力特性曲线进行分析，找到其最佳工作范围，在此区域内对额定扬程和沉没度进行设定，对这一状态下的理论排量进行查询。在此过程中需要对下井后的相关影响因素进行分析，主要包括漏失、气体以及定子橡胶的温胀和溶胀三类。通过之前的现场试验和相关试验证明可得出结论，在额定扬程和设定沉没度情况下，泵的实际排量为理论排量的60%，可以参考此数值来对泵的排量进行选型。

(3)抽油杆的选择螺杆泵配套选用抽油杆为摩擦焊接式空心抽油杆或普通实心抽油杆的情况下，其防脱钩性能、刚度以及扭转强度都无法满足需求，使用过程中可能出现断脱等情况。因此，需要对抽油杆进行优化，可采取镦锻式防脱空心抽油杆以及防脱实心抽油杆，能有效提升抽油杆的防脱口性能、刚度以及抗扭转强度，力学性能数据上能获得超过2.0的安全系数。

其他配套技术还包括螺杆泵系统的优化设计、驱动装置的密封、防断脱抽油杆、空心转子螺杆泵采油技术等。螺杆泵系统设计参数调整软件可在下井前对螺杆泵的设计、组装和检验进行优化。地面驱动装置需要密封的位置为减速器下油封和井口盘根盒密封，可通过将机械密封加到盘根盒式动密封下来提升密封效果。在抽油杆防断脱方面，除了对抽油杆进行优化外，还可在地面驱动装置安装防反转装置和泵入口处增加止回阀来避免液体回流而导致的高速反转脱扣。空心转子螺杆泵采油技术能有效解决实心螺杆泵无法进行压力测试的问题，也为大排量洗井提供一定基础。