浅谈螺杆泵采油工艺技术应用

浅谈螺杆泵采油工艺技术应用

工艺和技术是企业生产中的必要条件，能够在工艺技术上得到革命性的发展是企业前进的根源动力，也是衡量一个企业先进程度和发展水平的重要标准。近几年来随着我国经济的飞速发展，对于能源领域的需求越来越大，石油作为其中最为主要的组成部分，其开采、储运、使用等环节越来越受到重视。但长期以来，采用大泵提液、小泵探油等传统开采手段的效率一直受到诟病，新的采油工艺一直都在开发和探究当中，直到螺杆泵技术在近几年得到应用，不仅效率得到了提升，积累的原油增产量也十分可观。根据以往实际工作中得到的经验，对螺杆泵采油系统的优越性和不足和进行了总结的基础上，对螺杆泵配套设施的进行了浅要的分析。

标签：螺杆泵；采油工艺；技术；应用

1 螺杆泵采油工艺的特点

地面驱动的动态螺杆泵采油是一门新兴起的机械采油技术，起源于二十世纪八十年代。是借鉴了离心泵液流的平稳性和容积泵效率等多方面优势于一身的新型工艺，凭借自身的优势和广泛的应用近年来得到了良好的发展前景。螺杆泵采油系统主要由三个大的部分构成，即地面驱动设备、抽油杆柱、井下螺杆泵。其中负责驱动的装置主要集中在地上，多处于井口位置，主要功能在于减速、变速、提供原动力和承受轴向荷载。抽油杆柱一方面将上部的驱动系统和井下的螺杆泵进行连接，另一方面，将动力传递给螺杆泵。井下部分主要有定子和转子两个部分组成。转子是具有强度高、精度强、表面有镀层等特性的螺杆，定子则是坚固、抗腐蚀、抗油性比较强的橡胶材料，位于钢制硬壳内的泵筒上。电动机将电网系统提供的电能转化成机械能，通过皮带、齿轮等传输工具传递给驱动头，完成变速过程，驱动头能够将产生的动力通过抽油杆柱传递给井下螺杆泵的转子，使其高速旋转，使得从油藏进入油筒的原油能够连续不断的升出地面，达到开采的目的，这也是螺杆采油工艺的基本原理。

2 螺杆泵采油工艺的优势与不足

螺杆泵之所以能够在近几年得到突飞猛进的发展，和其众多的优势有着密不可分的关系，和传统的机械采油设备相比，主要的优势有很多。首先是节省资金预算，投资较少。这主要是由于和以往的电动潜油泵、水利活塞泵和游梁式抽油机相比，螺杆泵的结构相对简单，耗能也比较少，所以在价格成本上比较节约。其次，地面安装程序比较简单方便。直接坐在井口套管四通之上，占地面积比以往减少了很多，除了井口之外，很少占有公用面积，在防盗井口房的建设方面提供了便利的条件。第三，螺杆泵的效率高、管理费用比较低。螺杆泵是螺旋抽油的容易泵，流量脉动几乎没有，轴向流动连续稳定性强，这也和游梁式的抽油系统形成了鲜明的对比，节约下了液柱和机械传动的惯性損失，因而泵容积效率得到了很大的提升。螺杆泵是机械采油设备中能耗最小，效率最高的机械采用系统之一。第四，螺杆泵采油的粘度大和高含沙井方面表现十分出色。在稠油领域的

使用远远领先于传统的采油工艺。一般在五十摄氏度以下的情况，多出的稠油井都可以运用螺杆泵采油技术进行开采。理论上而言，螺杆泵的输送含沙量可以达到百分之八十，在原油含沙量高，最大含沙量百分之四十的情况下都可正常使用。第五，对于高含气井能够比较好的适应。螺杆泵不会出现气锁现象，比较适合油汽混输方面，但是要考虑井下泵入口游离气占据泵容积的情况。第六，螺杆泵可以下在斜直的井区，设备有占地面积小的优势，在海上油田丛式井组和水平井的采油和使用方面比较合适。第七，井口回压具有较大空间，保证正常采油生产的情况下，井口回压可以掌握在1.5千帕甚至更好，这对于远井的集中运输有着重要的意义。最后，若系统发生事故导致发动机和电动机停止运转时，可能会造成砂沉积在泵的上部，这时候螺杆泵的恢复能力远远大于其他种类的开采机械。

虽然螺杆泵采油的优势有很多，但是作为一种新兴的工艺，由于发展时间有限，所以也在一些方面存在一定的局限性。定子比较容易发生损坏，寿命短直接导致检泵次数的急剧增多，这就间接的增加了下管柱的次数，不仅会造成停工，还会增加额外的预算费用。另外当泵需要流体进行润滑作用时，在粘度很低的液体润滑工作的情况下，泵内温度会不断升高，泵过热将会引起定子弹性失去活性，逐渐老化，严重的甚至导致烧毁。这也是定子的橡胶不能再蒸汽井内使用的局限原因。还有虽然总体而言螺杆泵的操作比较简单，若操作人员不经过适当的操作训练，操作不慎仍然会造成泵的损坏。最后一点，和有杆的泵相比，总的压头体积比较小，目前比较多的是运用在井深一千米左右的井，批量生产的泵装置压头普遍偏低。

3 螺杆泵的配套工艺

3.1 大排量螺杆泵

对于一些含水量比较高的油井而言，提高油液运输的稳定性对于深入开发十分重要。针对这一问题，常规的螺杆泵产液量受到了很大的限制，严重对部分油井的潜力产生了严重的制约。这种情况之下，大排量螺杆泵的引入解决了很大一部分问题，特别是在低渗透油藏定向井方面贡献突出。以长庆油田为例，低渗透油藏定向井井眼轨迹复杂，传统的有杆泵采油模式在生产过程中杆、油管偏磨现象比较严重。导致油井维修期断，成本高。针对这种问题，长庆油田采用了地面驱动大排量螺杆泵技术，解决了低渗透油藏部分区块定向油井因结垢或者偏磨等原因频繁上修的问题。

3.2 连续杆

受到螺杆泵在开、停井的过程中，运转扭矩大的影响，螺杆泵在运转时由于偏磨因素的影响容易产生断裂、脱落现象。连续杆技术的引入在很大程度上解决了这一问题，它在抗拉、抗扭等对抗物理性能方面的表现十分出色，同时自身的重量也会减轻，较少负荷通常在百分之十以上。另外，连续杆中间没有接箍，表面摩擦系数小，能够有效的减少活塞效应。井下抽油杆和油管走向比较温和，没有很大的偏磨点，比较传统的方式便捷很多，减少很多作业时间，也能够有效的减少工人劳动的强度。综合以上优点，连续杆配套工艺得到了广泛的应用。

3.3 直驱式螺杆泵

新型的直驱式螺杆泵在传统机械式基础上，将皮带所带动的机械部分进行了适当的去除，采用了立式空心轴电机直接连接螺杆泵的光杆，电机多采用永磁电机，通过专业的直流无刷控制器进行控制。系统具有结构简单、效率高、避免断杆、转脱等现象的发生。节能效果比较好，综合节电率在三成以上。

3.4 变频控制装置

目前的螺杆泵多采取地参数的开井，待液面相对比较稳定，运转平稳后进行参数调整，普通的螺杆泵此时就需要进行停井才能够实现，带来了许多的生产隐患，降低了开采效率。变频控制柜可以根据油井工作状态调整转速，实现无极的调整，将螺杆泵的转速和地面情况协调程度做到最好，从而有效的提高泵效果，使得供采在最大可能程度上达到平衡，提高能源利用率，降低了油井故障发生率，从根本上增产节能的目的。

4 结束语

逐步完善螺杆采油技术不应只着眼于螺杆技术本身的优点和劣势，许多配套工艺的发展和探究能够扩大螺杆泵的开采使用范围，对于增产和节能等方面做出的贡献也十分突出。作为近几年新兴的石油开采工艺，虽然在很多方面相比于传统的方法有了很大程度的改观，但受到发展时间和环境制约等方面的约束，若想有更好的发展前景，需要做的探索研究依然很多。螺杆泵采油工艺技术给石油开采业带来的效益有目共睹，但仍需我们付出更多的努力，帮助螺杆采油工艺向着健康的方面扎实的发展壮大。

参考文献

[1]吴奇.井下作业监督[M].北京：石油工业出版社，2003.

[2]大港油田集团钻采工艺研究院.国内外钻井与采油设备新技术[M].北京：中国石化出版社，2005.