螺桿泵采油效率影響因素及改進(jìn)策略

李鵬飛

摘 要：文章從螺桿泵的采油系統(tǒng)組成出發(fā)，對螺桿采油的影響因素進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)策略，對提高螺桿泵采油效率具有積極的作用。

關(guān)鍵詞：螺桿泵采油；影響因素；改進(jìn)策略

1 螺桿泵采油系統(tǒng)的組成

螺桿泵采油系統(tǒng)由井下的螺桿泵、地面的驅(qū)動裝置和抽油桿三部份組成，由地面的驅(qū)動裝置帶動抽油桿轉(zhuǎn)動，從而使連接抽油桿的井下螺桿泵轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子與定子之間形成的密封腔隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的壓力差把原油吸入螺桿泵，然后原油從螺桿泵的上部進(jìn)入油管運(yùn)送到地面井口后進(jìn)入聯(lián)合站。

2 影響螺桿泵采油效率的因素分析及解決對策

2.1 螺桿泵自身因素分析及解決辦法

2.1.1 螺桿泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的影響

螺桿泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速對螺桿泵采油效率有較大影響，提高螺桿泵轉(zhuǎn)速可以提高泵效、泵的壓頭，但隨著轉(zhuǎn)速的提高，轉(zhuǎn)動中的抽油桿產(chǎn)生離心力就會變大而產(chǎn)生震動，沿程損失會增加而原油的舉升高度會隨之降低，加速了定子橡膠磨損。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不應(yīng)設(shè)置的太大，而根據(jù)具體情況而定，國內(nèi)大多數(shù)油田多數(shù)設(shè)置100～300r/min之間。如果壓頭、泵效太低，油井淺而泵大導(dǎo)致排量不夠，泵的舉升壓頭較小時(shí)，可適當(dāng)把轉(zhuǎn)速調(diào)到250～350r/min。

2.1.2 螺桿泵的轉(zhuǎn)子直徑、導(dǎo)程的影響

螺桿泵的轉(zhuǎn)子直徑、導(dǎo)程影響著螺桿泵的理論排量和有功扭矩，由于目前螺桿泵大部分定子與轉(zhuǎn)子之間比為1：2，該比例結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，但理論排量與定子的導(dǎo)程成正比，定子導(dǎo)程越長螺桿泵的排量就隨著變大，但是隨著導(dǎo)程的增加就越空易發(fā)生漏失現(xiàn)象，會使舉升效率變低而影響產(chǎn)油量。不能為了提高采油效率來進(jìn)行隨意地增加轉(zhuǎn)子的直徑和導(dǎo)程。最合理的定子與轉(zhuǎn)子之間比為3：4，可針對該比例研發(fā)新型的螺桿泵，來達(dá)到提高采油效率的目的。

2.1.3 驅(qū)動電機(jī)的功率影響

螺桿泵采用防反轉(zhuǎn)制動來停泵，這樣會導(dǎo)致扭矩不釋放，重新啟動電機(jī)時(shí)需要滿載啟動，這時(shí)啟動扭矩會較大，而電機(jī)的啟動電流是正常電流的三倍，為保證安全還會留有保險(xiǎn)系數(shù)，所以電機(jī)功率選擇過小會燒毀，若選擇電機(jī)功率過大，電機(jī)效率低而造成浪費(fèi)，考慮這些因素，選擇的電機(jī)功率應(yīng)是正常工作時(shí)功率的1.5～2倍。

2.1.4 沉沒度影響

沉沒度高低影響著系統(tǒng)的效率，如果沉沒的深度過高會影響油井的產(chǎn)量和井底流壓，而如果太低會影響泵的吸入狀況，使泵效變低，定、轉(zhuǎn)子間的摩擦阻力會增大，螺桿泵定子橡膠會發(fā)熱，加快螺桿泵定子的損壞。必須控制好泵的沉沒度，正常情況下，套管壓力、泵吸入口處的沉沒壓力為1MPa時(shí)較好。

2.2 外界因素的影響分析及解決辦法

2.2.1 油井結(jié)蠟

原油含有石蠟等物質(zhì)，不同的油井含蠟量會有所不同，當(dāng)原油從油井底部通過螺桿泵腔體沿著油管進(jìn)入到地面的過程中，原油的溫度會隨著地層的不斷變淺而變低，當(dāng)達(dá)到一定溫度時(shí)就會產(chǎn)生結(jié)蠟現(xiàn)象，掛在油管壁和抽油桿上。會使油管沿程損失和抽油桿旋轉(zhuǎn)磨阻變大，地面驅(qū)動系統(tǒng)負(fù)荷就會增加。應(yīng)制定合理的洗井方案和洗井周期，并對油井定期加藥來防止結(jié)蠟。

2.2.2 油井出砂

大部分油井在生產(chǎn)過程中都會存在出砂現(xiàn)象，雖然螺桿泵的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)對出砂具有一定的適應(yīng)性，但油井長時(shí)間持續(xù)地出砂會加快螺桿泵定、轉(zhuǎn)子的磨損，而產(chǎn)生漏失，壓頭下降的問題，砂子如果鑲嵌在定子橡膠中，會使橡膠表面破裂而過早地被破壞掉。油井出砂出現(xiàn)在螺桿泵停泵時(shí)，油管內(nèi)的原油停止流動，含砂會產(chǎn)生下沉。停泵后再次重新啟泵時(shí)會出現(xiàn)卡泵導(dǎo)使抽油桿、地面驅(qū)動系統(tǒng)受損。而沉砂會堵塞位油管內(nèi)原油造成憋泵現(xiàn)象發(fā)生，易把螺桿泵泵體燒壞。所以要定期觀察出砂現(xiàn)象，減少故障的發(fā)生，提高采油效率。

2.2.3 井下溫度

目前，大多數(shù)的螺桿泵定子橡膠對溫度耐受能力能達(dá)到80℃以上。高溫橡膠可超過 120℃以上。井下溫度會直接影響著螺桿泵的使用，當(dāng)螺桿泵停泵時(shí)，井下溫度偏高會對泵體有利。而在工作時(shí)，如果井下溫度超過定子橡膠許用的溫度時(shí)，會加快定子橡膠損壞進(jìn)程，降低螺桿泵的使用性能。螺桿泵下井后，其定子橡膠溫度變化是一個(gè)重要考慮因素。

2.2.4 原油粘度

粘度對螺桿泵的影響也應(yīng)引起人們的注意，相比于其它的人工舉升方式，螺桿泵更適合稠油的開采，粘度的增加會使漏失量有所減少，有利于提高泵的容積效率，當(dāng)時(shí)，但粘度太高會導(dǎo)致流動性差使阻力增大，在螺桿泵的一個(gè)工作周期內(nèi)不會全部地充滿空腔，降低泵的舉升高度，泵的容積率會下降，使采油效率變低。面對這種情況而進(jìn)行新技術(shù)研發(fā)來降低原油的粘稠度，來提高螺桿泵的容積效率和采油效率。

3 結(jié)束語

在實(shí)際應(yīng)用中，通過對螺桿泵采油工藝中影響采油效率的因素進(jìn)行的分析可以得知，只有根據(jù)各油井的不同情況對采油效率低的原因進(jìn)行排查，針對不同原因采取不同的技術(shù)創(chuàng)新，方可提高螺桿泵采油系統(tǒng)的采油效率，從而提高整個(gè)油田的產(chǎn)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]艾鵬.螺桿泵采油提產(chǎn)增效技術(shù)研究[J].中外能源，2015， 20（5）：57-61.

[2]萬朝暉，多線式單螺桿采油泵的結(jié)構(gòu)特性分析[J].石油機(jī)械，2003，31（2）：6-8.

[3]程愛華.螺桿泵故障分析和處理[J].機(jī)械工程師，2012（22）.