螺桿泵采油管理方法與優(yōu)化策略研究

錢澤

摘要：應(yīng)用的螺桿泵采油工藝技術(shù)具有成本較為低廉的優(yōu)勢(shì)，但是該項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚處于初步發(fā)展階段，因此相關(guān)技術(shù)掌握情況并不十分理想。如何在此種環(huán)境背景下，探索出更加高效合理的發(fā)展策略，成為了相關(guān)領(lǐng)域工作人員的工作重點(diǎn)之一。本文進(jìn)一步探究了螺桿泵采油工藝技術(shù)的優(yōu)化策略，旨在為關(guān)注這一領(lǐng)域的人士提供一些參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：螺桿泵;采油原理;管理方法

螺桿泵采油與抽油機(jī)采油相比，具有投資低、能耗低、適應(yīng)性強(qiáng)、井場(chǎng)占地小、地面設(shè)備好維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。杏某油田應(yīng)用螺桿泵采油試驗(yàn)處于起步階段，。小排量螺桿泵采油井投產(chǎn)以來(lái)，通過(guò)兩年的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)，在泵筒維護(hù)和參數(shù)調(diào)控上有了更新的認(rèn)識(shí)和管理方法。

1.螺桿泵采油系統(tǒng)的組成及原理

1.1螺桿泵采油系統(tǒng)的組成

地面驅(qū)動(dòng)井下單螺桿泵采油系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱螺桿泵采油系統(tǒng)）由四部分組成。（1）電控部分：包括電控箱和電纜。（2）地面驅(qū)動(dòng)部分：包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、井口動(dòng)密封、方卡等。（3）井下泵部分：包括螺桿泵定子和轉(zhuǎn)子。（4）配套工具部分：包括專用井口、光桿、抽油桿扶正器、油管扶正器、抽油桿防倒轉(zhuǎn)裝置、油管防脫裝置、篩管等。

1.2螺桿泵工作原理

轉(zhuǎn)子與定子密切配合形成一系列的封閉腔和空腔，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，封閉腔沿軸向由吸入端向排出端運(yùn)移，在排出端消失。同時(shí)吸入端形成新的封閉腔，其中空腔內(nèi)所盛滿的液體也就隨著封閉腔的運(yùn)移由吸入端推擠到排出端。這種封閉腔和空腔的不斷形成、運(yùn)移、消失，起到泵送液體并將液體排出井口的作用。螺桿泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w能，從而實(shí)現(xiàn)油液的有效舉升。

2.螺桿泵的管理方法

2.1泵筒維護(hù)方式及周期的確定

螺桿泵采油井泵筒維護(hù)主要有以下幾種方法，一是將轉(zhuǎn)子提出定子洗井。對(duì)于小排量螺桿泵，若洗井液排量大，螺桿泵易脫扣;洗井液排量小，溫度達(dá)不到熔蠟溫度。在這種情況下，應(yīng)將轉(zhuǎn)子從定子中提出，在油套環(huán)空注入熱水進(jìn)行清蠟洗井。洗后，再將轉(zhuǎn)子下入定子恢復(fù)正常抽油。這種方法需要使用吊車設(shè)備，費(fèi)用較高。二是常規(guī)循環(huán)熱洗。對(duì)于大排量螺桿泵，可從油套環(huán)空注入熱水，螺桿泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，邊抽邊洗。熱水溫度應(yīng)逐步提高，開始時(shí)溫度不應(yīng)太高（60℃左右為宜），否則，油管上部的熔化蠟塊沉到井底堵塞油流。另外，注入熱水排量不應(yīng)大于泵的理論排量，否則，注入液驅(qū)動(dòng)螺桿泵運(yùn)轉(zhuǎn)使抽油桿脫扣。因該方法熱洗排量受泵的排量限制，熱洗排量小，熱水循環(huán)慢，熱洗時(shí)間長(zhǎng)，所以對(duì)小排量泵不適合。三是加清防蠟劑。由于使用初期對(duì)定子橡膠耐腐性不夠了解，因此沒(méi)有采用加清防蠟劑方式進(jìn)行泵筒維護(hù)。結(jié)合利弊我們沒(méi)有直接采取上述三種方法，而是經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，找到了更適合小排量螺桿泵泵筒維護(hù)方法。

2.2螺桿泵工況分析及參數(shù)優(yōu)化

螺桿泵作為一種新興的人工舉升方式，經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展和完善，取得了較大的進(jìn)步。但是，測(cè)試診斷技術(shù)的相對(duì)滯后對(duì)螺桿泵舉升工藝的制約程度日益明顯。由于測(cè)試診斷技術(shù)不夠完善，以至不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)螺桿泵井的故障及不合理工況，部分螺桿泵井帶病運(yùn)行，嚴(yán)重影響了螺桿泵舉升工藝的整體應(yīng)用效果。因此對(duì)螺桿泵各項(xiàng)參數(shù)的監(jiān)控以及設(shè)定合理的參數(shù)值對(duì)螺桿泵井正常運(yùn)轉(zhuǎn)起著至關(guān)重要的作用。

2.3完善螺桿泵采油配套技術(shù)

2.3.1做好螺桿泵管柱、桿柱防脫扶正技術(shù)

由于螺桿泵的轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，工作負(fù)載直接表現(xiàn)為扭矩，轉(zhuǎn)子扭矩作用在定子上，定子扭矩會(huì)使上部的正扣油管倒扣造成管柱脫扣，所以螺桿泵井的管柱必須實(shí)施防脫措施。我們采取的措施是在泵下的第一根油管下入支撐卡瓦使其牢靠的固定在套管壁上，在定子上接頭處安裝一個(gè)油管橡膠扶正器。抽油桿防脫扶正技術(shù)采用插接式抽油桿，每根抽油桿都澆鑄有扶正器，扶正器實(shí)現(xiàn)了軸向定位。

2.3.2螺桿泵作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)分析

兩年共進(jìn)行螺桿泵檢泵3口井4井次，現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題大部分為桿脫，從現(xiàn)場(chǎng)來(lái)看，作業(yè)的3口井都是同一原因擼扣，所謂擼扣就是抽油桿螺紋牙被剪切而失效的現(xiàn)象。造成抽油桿擼扣的原因很多，主要有以下幾方面原因。（1）原油中的腐蝕性介質(zhì)與抽油桿螺紋接觸后，對(duì)螺紋表面產(chǎn)生腐蝕性作用，使螺紋抗剪切能力下降。（2）螺紋尺寸不規(guī)范，連接后螺紋間隙過(guò)大，使得實(shí)際受剪切面減小。（3）抽油桿螺紋某處局部變形，在旋合過(guò)程中對(duì)與其接觸的螺紋造成損傷，使螺紋失去了原有的承載性能。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)抽油桿的檢查，抽油桿螺紋處沒(méi)有腐蝕及變形現(xiàn)象，我們分析認(rèn)為是螺紋尺寸不規(guī)范、抽油桿材質(zhì)的強(qiáng)度不夠。

3.螺桿泵采油工藝技術(shù)的優(yōu)化策略

3.1構(gòu)建完整的螺桿泵采油工藝技術(shù)管理體系

針對(duì)在實(shí)際的原油開采環(huán)節(jié)當(dāng)中，應(yīng)用螺桿泵采油工藝技術(shù)可能存在的各類問(wèn)題，筆者得出，在將該項(xiàng)新的技術(shù)和設(shè)備全面引入到國(guó)內(nèi)的原油開采環(huán)節(jié)當(dāng)中時(shí)，需要構(gòu)建更加完整的螺桿泵采油工藝技術(shù)應(yīng)用和管理體系，通過(guò)統(tǒng)一的制度和體系，提升對(duì)該項(xiàng)技術(shù)以及設(shè)備在應(yīng)用過(guò)程中的管理能力，提升了螺桿泵采油工藝技術(shù)在國(guó)內(nèi)石油開采領(lǐng)域的普及和應(yīng)用效果，并在實(shí)際的工作過(guò)程中，發(fā)揮出最大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)該行業(yè)系統(tǒng)化和規(guī)范化發(fā)展。

3.2優(yōu)化螺桿泵采油工藝技術(shù)研發(fā)設(shè)計(jì)方案

據(jù)相關(guān)領(lǐng)域的調(diào)查和研究結(jié)果顯示，目前國(guó)內(nèi)原油開采領(lǐng)域當(dāng)中應(yīng)用的螺桿泵采油設(shè)備大部分均為單級(jí)螺桿泵，此種型號(hào)的螺桿泵設(shè)備在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)節(jié)中會(huì)受到排量方面的限制，進(jìn)而使石油開采的工作效率大大降低。針對(duì)這一問(wèn)題，我國(guó)某地區(qū)的石油開采工作團(tuán)隊(duì)通過(guò)與當(dāng)?shù)氐目茖W(xué)研究機(jī)構(gòu)相互配合，研究和設(shè)計(jì)出了新型的多頭螺桿泵設(shè)備，在保證螺桿泵的體積不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重變化的情況下，促使其性能得到進(jìn)一步的優(yōu)化。與此同時(shí)，當(dāng)?shù)毓こ虉F(tuán)隊(duì)還重點(diǎn)研究了潛油螺桿泵的使用和整修相關(guān)問(wèn)題，針對(duì)該項(xiàng)設(shè)備的實(shí)際檢修周期較長(zhǎng)等方面的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)研發(fā)和設(shè)計(jì)，在當(dāng)?shù)乜茖W(xué)研究機(jī)構(gòu)的支持和幫助下，原油開采部門在一定程度上降低了原本設(shè)備當(dāng)中抽油桿斷裂情況發(fā)生的概率，有效提升了設(shè)備的質(zhì)量，為提升工作效率作出了積極支持。

3.3選擇配套的螺桿泵采油工藝抽油桿設(shè)備

除了在制度和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面改革之外，對(duì)于螺桿泵采油設(shè)備的零配件進(jìn)行合理篩選和使用，同樣也能在一定程度上增強(qiáng)原油開采工作的有效性，從而不斷擴(kuò)大原油開采行業(yè)整體的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。例如，我國(guó)某地區(qū)的原油開采團(tuán)隊(duì)在實(shí)際的工作環(huán)節(jié)當(dāng)中，始終保持對(duì)設(shè)備使用頻率和使用效率的關(guān)注。為了在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升工作效率，當(dāng)?shù)夭捎蛨F(tuán)隊(duì)對(duì)抽油桿進(jìn)行了優(yōu)化，此種方法有效避免了原本設(shè)備當(dāng)中摩擦焊接時(shí)的空心抽油桿以及普通的實(shí)心抽油桿使用過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，降低了防脫鉤的可能性，提升了扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和剛度，有效防止了原油開采環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的抽油桿脫鉤或者斷裂的情況。當(dāng)?shù)毓こ虉F(tuán)隊(duì)采用了鐓鍛式的空心抽油桿和防脫鉤的實(shí)心抽油桿，使螺桿泵采油設(shè)備的整體性能得到了提升，達(dá)到了安全系數(shù)2.0的標(biāo)準(zhǔn)。

4.結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）根據(jù)對(duì)螺桿泵現(xiàn)場(chǎng)資料的錄取與試驗(yàn)分析，設(shè)定螺桿泵的熱洗參數(shù)。

（2）根據(jù)螺桿泵工況分析表和轉(zhuǎn)速與沉沒(méi)度的時(shí)間關(guān)系曲線圖，進(jìn)行判斷螺桿泵工況及制定合理轉(zhuǎn)速。

（3）目前造成螺桿泵井免修期短的主要原因，從作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)分析來(lái)看，是螺桿泵桿柱擼扣，且擼扣的原因我們認(rèn)為是螺紋尺寸不規(guī)范、抽油桿材質(zhì)的強(qiáng)度不夠。

參考文獻(xiàn)：

[1]金紅杰;吳恒安;曹剛;劉合;王秀喜;螺桿泵系統(tǒng)漏失和磨損機(jī)理研究[J];工程力學(xué);2010年04期

[2]廖開貴;李允;陳次昌;采油螺桿泵研發(fā)新進(jìn)展[J];國(guó)外油田工程;2006年10期

[3]李敏;何平;孟臣;螺桿泵井智能集成故障診斷專家系統(tǒng)研究[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2010年07期