螺桿泵在水平預探井試油中的應用

劉攀峰

(大港油田 石油工程研究院，天津 300280)

螺桿泵于1930 年發(fā)明后主要用于工業(yè)領域泵送粘稠液體，近20 年才作為一種人工舉升采油手段用于開采稠油和含砂原油。由于其能有效降低采油成本，提高采油效益，諸如抽油機柱塞泵、潛油電泵、水力活塞泵等機采方式無法比擬的優(yōu)點而在開發(fā)井應用越來越廣泛。僅大慶油田使用螺桿泵采油的就已突破6 000 口井［1-2］。近年來，螺桿泵逐步開始在探井試油中使用，其優(yōu)缺點已逐步凸顯。

1 螺桿泵在試油中的適應性

對探井，由于配套不是很完善，對井下流體性質(zhì)及儲層產(chǎn)能情況都不是十分清楚，在增產(chǎn)措施后返排，產(chǎn)液量波動較大，穩(wěn)定期短，因此對試油工藝的適應性有一定要求。螺桿泵自身的特點在試油井的適應性見表1。

表1 螺桿泵適應性［3-6］

2 現(xiàn)場應用

1)葡平3、齊平5、齊平3 井基本情況

葡平3、齊平5、齊平3 井均是水平井，均采用了大型壓裂進行增產(chǎn)措施改造，累計注入壓裂液及壓裂砂在10 000 m3左右，壓后放噴結束后采用螺桿泵排液。

表2 葡平3 井基礎數(shù)據(jù)

表3 葡平3、齊平5、齊平3 井用螺桿泵技術參數(shù)

2)葡平3、齊平5、齊平3 井用螺桿泵技術參數(shù)

此型號的螺桿泵通過調(diào)整轉速來調(diào)整工作制度，調(diào)參方便，工作穩(wěn)定，排量適應區(qū)間大。

3)葡平3、齊平5、齊平3 井螺桿泵施工管柱示意圖

從施工管柱示意圖1 可以看出，螺桿泵排液工藝油套環(huán)空是連通的，因此螺桿泵排液可以在排液的過程中進行測試，實時監(jiān)測動液面。

4)葡平3、齊平5、齊平3 井現(xiàn)場應用分析

葡平3 井數(shù)據(jù)曲線(見圖2)可以看出，隨著螺桿泵排液時間的推移，儲層產(chǎn)液量逐步遞減，趨于穩(wěn)定時，日產(chǎn)液量45 m3/d。隨著產(chǎn)液量的遞減，螺桿泵轉速也隨之下降，其沉沒度和井底流壓也不斷下降，當轉速降至65 r/min 時，井底流壓及沉沒度呈現(xiàn)略微上升趨勢。此時螺桿泵的排量略低于地層供液能力，泵工作運轉穩(wěn)定。

在此工作制度調(diào)整變化過程中，獲得泵下最低流壓值為7.35 MPa。在此流壓值下，求取了地層最大產(chǎn)能。若要求取更低流壓條件下地層的產(chǎn)能，則需提高螺桿泵轉速，增大泵的排量。從螺桿泵的沉沒度和轉速變化可以看出，在前期轉速未調(diào)整時泵的沉沒度下降很快，如果保持高轉速不變，則動液面很快就會降到泵筒以下，螺桿泵沉沒度將變?yōu)?，泵處于干抽狀態(tài)，這樣會出現(xiàn)燒泵。為了滿足螺桿泵的沉沒度要求，只能不斷降低轉速，直至一合適轉速(葡平3 井約為70 r/min)沉沒度才趨穩(wěn)定，滿足螺桿泵沉沒度的最低要求，因此難以求得更低流壓條件下的產(chǎn)能。

此時螺桿泵的排量與儲層供液量達到平衡，這對開發(fā)井是合理配產(chǎn)，但對大型壓裂后返排的探井，難以真實反應地層的供液能力，也影響殘液返排速度，從而影響產(chǎn)能數(shù)據(jù)的獲取。

從齊平3 井的數(shù)據(jù)曲線(見圖3)也可發(fā)現(xiàn)現(xiàn)類似的規(guī)律，齊平3 井由于螺桿泵故障，中間停泵2次，故其曲線波動比較明顯。

葡平3 井和齊平3 井返排前期產(chǎn)液量比較大，后期衰減較快。齊平5 井的產(chǎn)液特點與這兩口井區(qū)別很大。從圖4 曲線可以看出，齊平5 井儲層供液能力很強;在螺桿泵以120 r/min 的轉速運轉時，其日產(chǎn)液已過100 m3，而螺桿泵的泵效大于100%，逐步提高螺桿泵轉速，其產(chǎn)液量隨之上升，直到轉速達200 r/min，日產(chǎn)液達150 m3，螺桿泵的泵效略低于100%。其沉沒度和井底流壓呈現(xiàn)出的規(guī)律與局限性，與葡平3 井和齊平3 井類似。

試油井需要了解儲層的產(chǎn)能情況，因此需要求取儲層在不同工作制度下的產(chǎn)量。螺桿泵排液，通過調(diào)整轉速，實現(xiàn)不同的工作制度，獲得相應的產(chǎn)量及井底流壓數(shù)據(jù)，參數(shù)調(diào)整均十分靈活，不影響生產(chǎn)，能實現(xiàn)連續(xù)返排。由于受其最大下深和最大井斜度的限制，難以求得較低井底流壓下儲層產(chǎn)能。

3 結論

1)螺桿泵由于其投資少，結構簡單，調(diào)參靈活，排量適應區(qū)間大，在產(chǎn)能高或低的探井均具有一定的適應性，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)返排，可以實時監(jiān)測動液面情況，在水平井探井試油中應用效果明顯。

2)在斜井或水平井，螺桿泵受下泵深度和井斜度的影響，其檢泵周期有所縮短;對較低流壓條件下的產(chǎn)能求取受到限制，比如以上三口井的最低流壓值只能求得到7 MPa 左右，再往下的產(chǎn)能求取難以實現(xiàn)。

3)由于螺桿泵存在沉沒度的最低要求，對水平段比較長的水平井，可能出現(xiàn)動液面深度無法滿足下泵深度處泵的沉沒度值，從而無法真實反應儲層的產(chǎn)能情況。

4)綜合分析來看，在需要求取較低流壓值條件下產(chǎn)能的水平井或大斜度井，建議謹慎使用螺桿泵試油。

［1］ 黃有泉，何艷，曹剛.大慶油田螺桿泵采油技術新進展［J］.石油機械，2003.31(11):65－69.

［2］ 劉彬.螺桿泵試油投產(chǎn)一體化試驗［D］.成都:西南石油大學碩士論文，2012.

［3］ 張連山.國外螺桿泵采油系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.國外石油機械，1997，8(1):27－33.

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［6］ 孫永濤，馬魁魁，陸愛華.淺海試油排液工藝的對比及優(yōu)選［J］.油氣井測試，2010，6(3):33－35.