螺杆泵采油技术在稠油的应用

摘 要：本文从螺杆泵采油工作原理、系统组成、系统特点以及应用范围四个方面分析了螺杆泵采油技术，得出螺杆泵采油技术成为稠油重水淹区进行高效开发的另一种新途径。

关键词：螺杆泵;工作原理;系统组成;特点;应用范围

前言

螺杆泵采油系统作为一种重要的机械采油工艺，具有投资少、设备结构简单、操作方便、节能效果明显、适应性强等优点，在油田生产中得到了越来越广泛的应用。××油田自1999年开始推广应用螺杆泵采油系统，逐步的将其做为一种节能型举升设备在稀油油藏大面积应用，自2004年开始，逐步改变观念，探索螺杆泵采油系统在稠油高含水区块的应用，增油降水的效果十分明显，现已成为稠油重水淹区进行高效开发的另一种新途径。

1螺杆泵采油工作原理

螺杆泵采油的主要的工作原理（图1）为外动力驱动杆柱产生顺时针方向转动，进而带动井下的螺杆泵中的转子在定子橡胶衬套中运动，转子运动时，吸入端形成密封腔，沿轴向向排出端移动，油液在吸入端压差的作用下进入密封腔随之上移，被从吸入端推挤到排出端，密封腔的不断形成、上移和消失，将油、砂、水等介质一同举升到地面。

2螺杆泵采油系统组成

目前，某油田在用的螺杆泵主要以地面驱动单螺杆泵采油系统为主（以下简称螺杆泵采油系统），该系统由四部分组成（图2）：

①电控部分：包括电控箱和电缆;

②地面驱动部分：包括减速箱和驱动电机、井口动密封、支撑架、方卡等;

③井下部分：驱动杆、螺杆泵定子、转子;

④配套工具部分：包括专用井口、光杆、杆扶正器、管扶正器、锚定器等。

3螺杆泵采油系统特点及应用

螺杆泵采油系统主要的技术特点如下：

① 一次性投资小。与电动潜油泵、水力活塞泵和游梁式（链条式）抽油机相比，螺杆泵的一次性投资最低。

② 能耗低。由于螺杆泵工作时负载稳定，机械损失小，泵效可达70%，系统效率高，是目前能耗最低的机械采油方式。

③ 噪音低，安全环保。

④ 占地面积小。螺杆泵地面驱动装置结构简单，位于井口之上，占地很少。

⑤ 管理方便。螺杆泵地面驱动装置可动件主要为皮带、动密封、减速箱，十分便于巡检，管理工作量少，同时其体积小、安装维护方便，日常维护费用低。

⑥ 适应性强。螺杆泵为容积式泵，对稠、砂、蜡、气的敏感性低，对吸入口粘度低于10000 mPa·s的稠油井、高含砂井、高含气井均可正常生产。

⑦ 出液平稳。由于螺杆泵只做旋转运动，吸入端以恒定流连续进液，避免了常规抽油泵的脉动干扰，有利于抑制地层出砂，在高流度比两相流中有利于减少水相对油相的侵扰，起到降低出水量的作用。

4开展了稠油螺杆泵冷采机理研究

通过对螺杆泵冷采机理的研究，得到如下几点重要的认识：

4.1稠油由于具有非牛顿流体性质，具有异常粘度。

4.2杆泵均匀的抽吸运动，避免了稠油网状结构的间歇启停，使稠油形成连续油带减少了水的产出。

4.3在螺杆泵较小的生产压差的条件下，稠油油藏本身的油水高流度比得到缓解，使得产水减少，产油增加。

4.4稠油油藏具有启动压力梯度，启动压力梯度随渗透率的增加而降低，随原油粘度的增加，启动压力梯度大幅增加。

5拓展螺杆泵采油技术，扩大螺杆泵应用范围。

目前某油田除了大规模实施常规螺杆泵采油系统外，还积极开展了特种螺杆泵的试验和研究，扩大了螺杆泵的应用范围。

5.1电加热螺杆泵采油工艺

电加热螺杆泵采油工艺集螺杆泵、电加热装置于一体，既可发挥螺杆泵节能举升易管理的特点，又可通过加热电缆对稠油全程均匀加热，改善稠油流动性和采油机件工况，延长使用寿命，保证油井正常生产，宜于推广应用。该系统采用集肤原理，将电能转化为热能，使整体空心抽油杆产生趋肤热，将油管内原油全程加热，降低原油粘度，防止油管结蜡，减轻螺杆泵负荷和抽油杆的扭力，保障“三高”油田的正常开采。

5.2负压采油螺杆泵

由于受边底水的影响，部分油井在实施螺杆泵之前或者实施螺杆泵后出现单层水淹，严重影响油井的产量。某油田根据负压采油工艺技术的特点，结合螺杆泵采油的技术要求，选择了341 + 441方式的负压采油螺杆泵，依靠压力逐级传递，依次坐封，保证了堵水封隔器和螺杆泵专用锚之间的有效配合。

5.3应用螺杆泵采油实现机械找堵水

部分油井出水层位认识不清，需要进行找水作业。根据找堵水工艺管柱的特点，结合螺杆泵采油工艺，开展了机械找堵水螺杆泵采油工艺试验。试验效果表明，该项采油工艺完全可以满足油井找水工作需要，机械找堵水螺杆泵采油工艺技术目前已经完全成熟。

6结论及建议

通过上述分析，可以得出如下结论：

① 稳定流是稠油区块螺杆泵冷采的主要机理;

② 稠油区块螺杆泵冷采具有显著的社会效益;

③ 合理利用螺杆泵转换开发方式可以抑制水淹;

④ 螺杆泵系统的改进保证了系统高效科学运转;

⑤ 螺杆泵即可实现常规采油，也可实现特种采油。

作者简介：罗艳红，女，1971年12月生，1995年毕业于辽河油田职工大學采油工程专业，2009年7月毕业于中国石油大学（华东）石油工程专业，现工作于辽河油田公司锦州采油厂工艺研究所，工程师。