常温螺杆泵举升工艺在热采井中的初步应用

吴建华

辽河油田钻采工艺研究院 辽宁盘锦 124010

1 螺杆泵工作原理及主要优势

1.1 螺杆泵结构

螺杆泵抽油装置主要由地面驱动、螺杆泵和抽油杆三部分组成，其中地面驱动与采油井相连。地面驱动部分由电机、减速箱和光杆密封装置组成。采油动力由电机提供，电机带动油杆，螺杆泵的转子连接在泵杆底部一起旋转。底部螺杆泵由定子和转子组成。螺杆泵是最简单的抽油泵[1]。

1.2 螺杆泵工作原理

当转子在定子内旋转时，由于定子比转子多了一条螺旋线杆，转子与定子之间形成了许多密封腔。这些密封腔随着转子的旋转而改变其位置，并呈周期性出现。当转子沿自身轴线旋转时，转子与定子轴线平行，并沿一定半径的圆绕定子轴线滚动，使井内流体从底部密封室逐渐推向顶部密封室，压力逐步升高，将井内流体连续提升至地面。其基本工作原理是：转子在定子内形成一个连续的封闭腔，随着转子的转动，流体从泵的吸入端被挤压到排出端，从而完成液体的生产过程。

1.3 螺杆泵的主要特点是

①对油藏，特别是稠油油藏和出砂油藏有较强的适应性。②收益率调整很简单。螺杆泵是一种容积泵，其效率与转速成正比，可通过变频器调节转速。③高节约能源和提高能源效率。与其他起重系统相比，螺杆泵系统节省了30% 以上的电力，效率提高了10-20%，并允许无脉冲生产。④操作安全、维护方便。地面掘进系统简单紧凑[2]。驱动头由一组润滑良好的轴承和一些易于维护的部件组成，不需要任何特殊的工具或复杂的程序。⑤地面掘进既便宜又环保。螺杆泵的地面驱动系统占地面积约1 平方米，噪音小。⑥在生产过程中，真空泵的注汽热使温度和气压逐渐下降。当地层持续冷却时，原油被产出，从而增加原油粘度，增加井内流动阻力，降低油井产量，增加有杆泵故障，提前结束生产周期。螺杆泵吊装可以最大限度地避免上述问题。

2 蒸汽吞吐试验井概况

2.1 井的基本参数

FNE38 井的基本参数表1。

表1 FNE38 井基本参数

2.2 周期注汽参数

FNE38 最近开发了一口新井，FNE-38 注汽井，注汽至7．5-7．8MPa，温度2．94 亿-29．6℃，注汽量8．3-8．5 吨/ 小时。停注是近年9 月，累计注汽量达1682．6 吨。试验3 号井温度0．9℃，4号井温度140℃。

2.3 不掺水生产的影响

未采取任何措施，376m3 产液态量，温度120℃左右，最高温度接近油藏。由于高温溶胀，螺杆泵的有效运行时间为3 天。3天后，螺杆泵泄漏迅速增加，第7 天橡胶开始脱落，全部失效。

3 掺活性水工艺技术方案

由于螺杆泵的耐温只有80-90℃，要想在上述温度下正常生产，必须先将泵内流体冷却后，再使用套管注水。冷却介质有两种，一种是稀油，另一种是活水。

3.1 油调合过程分析

基本参数包括：注入深度515 米，估计井底温度为130° C，井底位移估计5m3/h，表面油温40° C，井底温度后60° C 实现的（考虑井筒传热系数），混合后，估计100° C，温度和表面的井口出液温度低于90° C，认为水的比热容是1．0j/（g·℃），产液比热容为0．9j/（g·℃），稀油比热容为0．65j/（g·℃），注油排量为X，X=5．19m3/h。3．2 根据节能原则，x=3．38m3/h。经分析，注入液、采出液、地层液的变化符合线性变化规律（图1）。注入速度表达式：Y1=0．675x+0．675；产液速度表达式：Y2=1．675x+1．675；地层流量和产额表达式：Y3=x+1。

图1 注入产出线性变化曲线

4 实施工艺

4.1 由于现场实施条件的限制，从经济角度出发，采用混合活性水进行冷却

步骤1： 泵车注水工艺，包括1 辆泵车和1 辆油罐车。套管注入与常规反冲洗作业一致。当井口温度超过60℃时，记录注入压力和产出液温度。注油速度为3．75m3/h，每小时记录一次采出液的温度和流量。第二步实施时间为7 天（根据温度变化进行调整）；第三步：第7 天，泵车排量逐渐减小，第1 小时为3．5m3/h，第二小时为3．0m3/h，第三小时为2．0m3/h，第4 小时为1．0m3/h。观察2 小时后，最终停止注射。

4.2 套管冷却措施及效果

在常温螺杆泵首次失效后，进行了螺杆泵壳体冷却保护。根据地面采出液的温度变化，通过自动添加活性水来控制井底液进入泵前的温度。目前已连续生产3 个月，累计生产液体4453 立方米。目前该井生产参数为135r/min，流量32A，日液量60m3/D，含水率21%，井口温度60℃。

5 结语

综上所述，现场实践表明，预测方法符合现场实际情况和储层条件。该公式简单，易于现场实施。在不影响油井正常生产温度的情况下，使用螺杆泵可以最大限度地降低油井的生产温度，从而实现油井温度的最大控制。螺杆泵控制为全自动，符合高温热采井的生产变化规律，避免了热采井后期因有杆泵系统温度下降造成的负荷增加，实现了高效举升和高效生产。采用螺杆泵举升稠油井，可以延长生产时间，提高热采效果。将常温螺杆泵应用于高温生产井是一种有益的尝试。稠油热采升级技术的大胆探索和实践，为今后大型螺杆泵的热采升级奠定了坚实的基础。