螺桿泵采油技術(shù)研究

王春巖 (勝利石油管理局勝利采油廠 山東 東營 257000)

我國稠油資源分布廣泛、儲藏豐富，改革開放以來，得到了長足的發(fā)展，形成了遼河、勝利、新疆和河南四大稠油生產(chǎn)基地。我國稠油開發(fā)主要采用注蒸汽開采的方式，出砂嚴(yán)重，并且采油成本高。螺桿泵采油技術(shù)是當(dāng)前國內(nèi)外許多稠油油田推廣應(yīng)用的稠油開采技術(shù)，具有耐稠油、成本低、操作及生產(chǎn)管理簡單的特點，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。當(dāng)前許多稠油開采區(qū)出砂嚴(yán)重，部分油井出現(xiàn)軟卡及砂卡泵現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了原油的正常生產(chǎn)，而且各種應(yīng)對措施的增加，增加了開采石油的成本。油田的地質(zhì)特征、原油物性和開發(fā)現(xiàn)狀是螺桿泵采油技術(shù)研究和評價的主要依據(jù)。我國對于螺桿泵采油技術(shù)的應(yīng)用還處于初級階段，現(xiàn)場應(yīng)用時間短、技術(shù)有限，存在著抽油桿斷脫，卡泵和泵排量不足等問題。所以，開展螺桿泵采油技術(shù)的研究，并對其進(jìn)行可行性分析和評價，對于轉(zhuǎn)變稠油開采方式、降低采油成本和提高經(jīng)濟(jì)效益，具有重大的意義。為了降低采油成本，提高稠油開采的經(jīng)濟(jì)效益，必須加大對螺桿泵采油技術(shù)的研究，擴(kuò)大該技術(shù)的應(yīng)用范圍。

一、油田地質(zhì)特征及開發(fā)現(xiàn)狀

油田地質(zhì)結(jié)構(gòu)對于油氣的開采技術(shù)具有重要的約束作用，根據(jù)不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)采用不同的開采技術(shù)。本文主要研究海外河油田和小洼油田地質(zhì)結(jié)構(gòu)，分析螺桿泵采油技術(shù)的應(yīng)用地質(zhì)結(jié)構(gòu)，為螺桿泵采油技術(shù)的推廣提供有效的借鑒意義。海外河油田位于渤海灘上，構(gòu)造位置位于遼河斷陷盆地中央隆起的地帶，是一個受斷塊和背斜構(gòu)造所空中的層狀砂巖油藏。儲層主要是以河流相沉積為主的三角洲前緣沉積砂體，具有大孔、高面孔率的特征。由于成巖差，泥質(zhì)含量就特別高，儲層結(jié)構(gòu)異常松散，在開采過程中極易產(chǎn)生出砂的現(xiàn)象。海外河油田在古地形和古構(gòu)造控制下，形成了辮狀三角洲和普通河流三角洲兩種沉積體系。油田的主體處于三角洲的前緣壓相帶中，分為水下分流河道、河口砂壩和分流間灣等多種沉積微相。海外河油田具有含油層數(shù)多、含油井段長、多套含油層相疊加的特點。油氣的儲集不僅受構(gòu)造控制，還受到巖性的控制，導(dǎo)致了多套油水組合的現(xiàn)象。該油田屬于構(gòu)造巖性油藏，具有油外有水、水外有油的巖性控制特點。其油田的原油具有高密度、高粘度和低含蠟量的特點。小洼油田的構(gòu)造屬于斷陷盆地中央隆起的傾沒帶，儲層巖性相對交錯，以不等粒砂巖和粒狀砂巖為主。小洼油田油井段數(shù)多，油水關(guān)系復(fù)雜，油藏呈層狀，油水疊加組合多。海外河油田和小洼油田主要出產(chǎn)稠油，一方面稠油的攜砂能力強(qiáng)，導(dǎo)致了卡泵現(xiàn)象的發(fā)生；另一方面采油措施的增加，增加了產(chǎn)油成本，這兩個原因制約著油田的發(fā)展。因此，必須提高螺桿泵的排砂抗稠能力，提高采油效率，降低采油成本。

二、螺桿泵采油技術(shù)

隨著高粘度原油的開采的不斷發(fā)展，螺桿泵采油得到了長足發(fā)展，特別是合成橡膠技術(shù)和硫化粘接技術(shù)的發(fā)展，使得螺桿泵采油技術(shù)的應(yīng)用范圍更加廣泛。螺桿泵具有油流擾動小、排量均勻和運(yùn)動部件少的特點，是一種容積式泵。在開采高粘度和高含砂的原油時，螺桿泵內(nèi)缸體轉(zhuǎn)子在橡膠襯套內(nèi)滾動和滑動，使得砂粒不在泵內(nèi)沉淀，油氣混輸效果好，比其他采油方式具有獨特的優(yōu)點。地面驅(qū)動井下單螺桿泵采油系統(tǒng)主要由電控部分、地面驅(qū)動部分、井下泵部分和配套工具部分組成。螺桿泵的轉(zhuǎn)子和定子組成的一個個腔室是螺桿泵工作的基礎(chǔ)，轉(zhuǎn)子運(yùn)動時，具有自吸能力，以此輸送油氣。螺桿泵的工作特性主要通過工作特性曲線進(jìn)行描述，主要包括容積效率曲線、扭矩曲線和系統(tǒng)效率曲線，是指導(dǎo)螺桿泵抽油的技術(shù)基礎(chǔ)。定子和轉(zhuǎn)子之間的配合主要是有定子橡膠的物理機(jī)械性能決定的，螺桿泵的單位工作壓差則是由過盈量的大小決定的。過盈量過小，則單位工作壓差滿足不了油井舉升的需要，過盈量過大則單位工作壓差越大，轉(zhuǎn)子磨擦扭矩也越大。

三、螺桿泵采油技術(shù)在稠油開采中的評價

我國螺桿泵采油技術(shù)的應(yīng)用起步晚，而國外開展螺桿泵采油的技術(shù)較早，具有相當(dāng)成熟的經(jīng)驗，因此，在分析油田儲層特征、原油特性時，也要積極的吸取外國開展螺桿泵采油技術(shù)的成功經(jīng)驗。外國的成熟經(jīng)驗表明，螺桿泵采油技術(shù)可以在油層膠結(jié)疏松、地層原油含有一定溶解氣量的情況下開采。同時，油層的厚度、原油的粘度和油藏壓力等參數(shù)對于螺桿泵采油技術(shù)沒有限制要求。因此，螺桿泵采油技術(shù)的應(yīng)用能夠提高石油資源的利用率，降低了稠油開采的成本。為了使地面驅(qū)動設(shè)備和井下設(shè)備處于最佳工作狀態(tài)，就需要對油井的產(chǎn)能和井身條件進(jìn)行分析，選擇合適的螺桿泵型號和確定下泵深度。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度是用工作參數(shù)進(jìn)行衡量的，要實現(xiàn)較大的排量，就必須提高轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速的增加能夠增大采油的揚(yáng)程，彌補(bǔ)了因轉(zhuǎn)速增加導(dǎo)致的定子磨損的損失。螺桿泵的腐蝕是限制泵轉(zhuǎn)速的一個重要因素，高含砂的油井，定子橡膠的磨損跟轉(zhuǎn)速成本正比，轉(zhuǎn)速越高磨損越厲害，因此，要保持螺桿泵的轉(zhuǎn)速平穩(wěn)。螺桿泵井的正常運(yùn)轉(zhuǎn)需要考慮油井產(chǎn)量和節(jié)省摻稀油量，分析出摻稀油量與油井產(chǎn)油量之間的變化關(guān)系，最后制定出油田生產(chǎn)的最佳工作點。螺桿泵井桿柱斷脫現(xiàn)象是當(dāng)前采油過程中經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象，其主要原因有抽油桿桿體的承載能力過小、桿體在制作或使用過程存在缺陷以及堵塞扭矩過大扭斷了桿體三個方面。為了防止定子干磨、燒焦，還需要對螺桿泵井加強(qiáng)監(jiān)測，及時觀察油井的變化，確保油田的正常生產(chǎn)。

四、結(jié)論

通過對螺桿泵采油技術(shù)的分析和評價，論證得出螺桿泵采油技術(shù)十分適用于稠油出砂油田，并且能夠降到采油成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。但我國當(dāng)前的螺桿泵采油技術(shù)并不是十分成熟，需要積極的引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗，從而提高螺桿泵井的生產(chǎn)和管理水平。螺桿泵采油技術(shù)的應(yīng)用，降低了卡泵和桿斷脫現(xiàn)象發(fā)生的概率，保證了油井的正常生產(chǎn)。

[1]王鴻勛.采油工藝原理[M].北京：石油工業(yè)出版社，1989.

[2]楊曉翔.工程力學(xué)[M].黑龍江：哈爾濱工程大學(xué)出版社，1998.