螺桿泵采油效率的影響因素分析及對策探討

楊帆

（大慶油田裝備制造集團(tuán)力神泵業(yè)有限公司螺桿泵制造廠，黑龍江 大慶 163000）

螺桿泵采油工藝技術(shù)是目前油田開發(fā)中應(yīng)用最廣泛的一種技術(shù)，但是在實際應(yīng)用過程中，也存在多方面的問題，導(dǎo)致其效率較低。為了提高采油井的產(chǎn)量和原油的產(chǎn)量，需要對螺桿泵采油系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。因此，針對不同的采油井，需要查找螺桿泵采油系統(tǒng)效率低的原因，然后采取有針對性的技術(shù)改進(jìn)措施。在實際應(yīng)用中，采用相應(yīng)技術(shù)改進(jìn)措施后，螺桿泵采油系統(tǒng)的工作效率得到了顯著提升。通過對多口井的應(yīng)用實踐，發(fā)現(xiàn)單井的日產(chǎn)液量和原油的產(chǎn)量都得到了提高，達(dá)到了預(yù)期的效果。

1 螺桿泵采油系統(tǒng)組成及特點分析

1.1 采油系統(tǒng)組成

石油是世界上最重要的能源之一，但它的開采卻是一個復(fù)雜而艱難的過程。其中一個核心步驟是采油，而螺桿泵采油系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于這個領(lǐng)域，并且被認(rèn)為是一種非常重要的人工舉升方式。螺桿泵采油系統(tǒng)由下入井的螺桿泵、井上的地面裝置和連接井下和井上的抽油桿組成。整個系統(tǒng)的基本原理是通過地面電機(jī)驅(qū)動抽油桿，由抽油桿帶動井下的螺桿泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。螺桿泵的轉(zhuǎn)動使井下螺桿泵定子和轉(zhuǎn)子之間形成空的密封腔，液體被吸入螺桿泵中，再由螺桿泵的上部排出。原油通過油管被運送到地面。螺桿泵采油系統(tǒng)的優(yōu)點在于其高度自動化，不需要人工干預(yù)，采油效率高、穩(wěn)定性好，而且可靠性強(qiáng)。此外，它還可以應(yīng)用于不同類型的油井，包括低壓、高黏度和高含水量的油井，以及砂石油井和氣井等。在使用螺桿泵采油系統(tǒng)時，要注意維護(hù)保養(yǎng)，定期檢查螺桿泵的旋轉(zhuǎn)部件，確保其正常運轉(zhuǎn)。此外，應(yīng)避免過度使用，因為它可能會導(dǎo)致泵的性能下降，最終影響采油的效率和產(chǎn)量。螺桿泵采油系統(tǒng)是一種非常重要的人工舉升方式，可以有效地提高采油效率和穩(wěn)定性。對于石油工業(yè)來說，它是不可或缺的一部分。

1.2 采油系統(tǒng)特點

螺桿泵采油系統(tǒng)是一種常用的采油系統(tǒng)，它具有許多優(yōu)點。首先，該系統(tǒng)的構(gòu)造非常簡單，部件少，使得它在使用過程中非常容易維護(hù)和保養(yǎng)。其次，它的吸入性能非常強(qiáng)，能夠高效地吸收原油中的氣體，這對于原油中含氣井來說非常適用。在螺桿泵采油系統(tǒng)中，沒有吸入閥和排出閥，這也是它的一個優(yōu)點。因為這種設(shè)計使得該系統(tǒng)可以更好地適應(yīng)原油中含氣的情況，同時，也使得系統(tǒng)更加簡單，方便使用。此外，螺桿泵采油系統(tǒng)還有一個非常重要的優(yōu)點，就是它對地面井口的要求非常簡單，占地面積也相對較小，運行平穩(wěn)。這些特點使得它在使用過程中不會對周圍環(huán)境造成太大的影響，也更容易被安裝在各種不同的地方。最后，這種采油系統(tǒng)的安全性非常可靠，維修保養(yǎng)也非常方便。這些優(yōu)點為螺桿泵采油系統(tǒng)的普遍應(yīng)用奠定了非常堅實的基礎(chǔ)?？偟膩碚f，螺桿泵采油系統(tǒng)是一種非常優(yōu)秀的采油系統(tǒng)，它的優(yōu)點在于構(gòu)造簡單、部件少、吸入性能強(qiáng)、效率高、對地面井口的要求簡單、占地面積小、運行平穩(wěn)、安全可靠、維修保養(yǎng)方便等方面。這些優(yōu)點使得該系統(tǒng)在廣泛應(yīng)用于各種不同的情況下，被大量采用。

2 螺桿泵采油效率影響因素及解決對策分析

2.1 螺桿泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速影響

螺桿泵轉(zhuǎn)速對螺桿泵采油效率有較大影響。提高螺桿泵轉(zhuǎn)速可以提高泵效和泵的壓頭，但是轉(zhuǎn)速過高會導(dǎo)致轉(zhuǎn)動中的抽油桿產(chǎn)生離心力增大，從而產(chǎn)生震動，沿程損失會增加而原油的舉升高度會隨之降低。同時，高速轉(zhuǎn)動也會加速定子橡膠的磨損。因此，在設(shè)置螺桿泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時，需要考慮這些因素。一般來說，螺桿泵的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不應(yīng)設(shè)置得太大，國內(nèi)大多數(shù)油田多數(shù)設(shè)置在100～300r/min。如果壓頭和泵效太低，油井漫而泵大導(dǎo)致排量不夠，泵的舉升壓頭較小時，可以適當(dāng)把轉(zhuǎn)速調(diào)到250～350r/min。這樣能夠提高泵的壓頭和泵效，增加油井的采油效率，但需要注意控制轉(zhuǎn)速，避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)速過高的問題。在實際使用中，還需要根據(jù)具體情況和需求進(jìn)行調(diào)整。如果需要提高采油效率，可以適當(dāng)增加螺桿泵的轉(zhuǎn)速，但需要注意控制轉(zhuǎn)速范圍，避免出現(xiàn)轉(zhuǎn)速過高的問題。同時，還需要定期檢查螺桿泵的運行狀態(tài)，及時進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，延長設(shè)備的使用壽命?？傊?，在設(shè)置螺桿泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時，需要綜合考慮各種因素，做出合理的選擇和調(diào)整，以最大程度地提高采油效率和設(shè)備的使用壽命。

2.2 螺桿泵轉(zhuǎn)子直徑、導(dǎo)程影響

螺桿泵在石油行業(yè)中扮演著重要角色，它被廣泛應(yīng)用于油井采油和輸油管道中。螺桿泵是一種正向位移泵，其轉(zhuǎn)子直徑和導(dǎo)程對于理論排量和有功扭矩有著重要影響。在螺桿泵的設(shè)計中，定子與轉(zhuǎn)子之間的比例是一個重要的考慮因素。比為1:2的結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，但是定子導(dǎo)程越長，排量就越大，但是也容易發(fā)生漏失現(xiàn)象。因此，不能為了提高采油效率而隨意增加轉(zhuǎn)子的直徑和導(dǎo)程。這樣做可能會導(dǎo)致過度磨損和能量浪費。最合理的定子與轉(zhuǎn)子之間比為3:4，這是一種可行的設(shè)計方案。這樣的設(shè)計可以提高螺桿泵的效率和排量，同時減少能量損失。此外，還可以通過研發(fā)新型螺桿泵來進(jìn)一步提高采油效率。這些新型螺桿泵可以采用更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料，以更好地適應(yīng)不同的地質(zhì)條件和采油需求。螺桿泵是一種非常重要的油井采油設(shè)備，其設(shè)計和技術(shù)的發(fā)展對于提高采油效率和降低能源消耗都具有巨大的潛力。通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇，可以進(jìn)一步提高螺桿泵的效率和性能，從而為石油行業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

2.3 油井出砂影響

油井出砂問題對于油田的采油效率和設(shè)備壽命都有著很大的影響，因此需要采取措施來應(yīng)對這一問題。首先，我們需要了解出砂現(xiàn)象對螺桿泵的影響。大部分油井都存在出砂現(xiàn)象，長時間持續(xù)地出砂會加快螺桿泵定、轉(zhuǎn)子的磨損，產(chǎn)生漏失，壓頭下降的問題。如果砂子鑲嵌在定子橡膠中，會使橡膠表面破裂而過早地被破壞掉。這些問題都會導(dǎo)致螺桿泵的壽命縮短，設(shè)備維修成本增加。其次，停泵后出現(xiàn)的卡泵和沉砂問題也需要引起足夠的重視。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。而卡泵則會導(dǎo)致抽油桿、地面驅(qū)動系統(tǒng)受損。這些問題也會嚴(yán)重影響油井的采油效率和設(shè)備壽命。為了避免這些問題的發(fā)生，我們需要定期觀察出砂現(xiàn)象，及時清理沉砂和修復(fù)卡泵問題。此外，還可以采用一些技術(shù)手段來應(yīng)對出砂問題，例如，安裝沉砂器和篩管等設(shè)備，防止砂子進(jìn)入螺桿泵內(nèi)部。這些措施可以幫助我們減少故障的發(fā)生，提高采油效率，延長設(shè)備壽命。油井出砂問題對于油田的采油效率和設(shè)備壽命都有著很大的影響，因此需要采取一系列措施來預(yù)防和應(yīng)對這一問題。定期觀察出砂現(xiàn)象、清理沉砂、修復(fù)卡泵問題以及采用技術(shù)手段都是有效的方法。只有這樣，才能保證油井的正常運行，提高采油效率，保障油田的穩(wěn)定產(chǎn)量。

2.4 井下溫度影響

螺桿泵是一種常見的工業(yè)泵，它通常用于輸送各種液體，如石油、化學(xué)品、食品等。螺桿泵的定子橡膠是其關(guān)鍵部件之一，它不僅要具備良好的耐磨性和密封性，還需要具備一定的耐溫性能。據(jù)了解，螺桿泵定子橡膠對溫度耐受能力能達(dá)到80℃以上，這意味著在正常使用情況下，螺桿泵可以承受相對較高的溫度。此外，對于一些高溫要求的場合，高溫橡膠可超過120℃以上，可以滿足更高的使用要求。然而，井下溫度直接影響螺桿泵的使用。當(dāng)溫度過高時，雖然有利于泵體停泵，但工作時超過定子橡膠許用溫度會損壞定子橡膠，降低使用性能。因此，在選擇螺桿泵時，要考慮井下溫度，避免超出定子橡膠的耐溫極限。此外，螺桿泵下井后，定子橡膠溫度變化也是一個重要的考慮因素。由于井下環(huán)境溫度往往不穩(wěn)定，定子橡膠的溫度也會隨之變化。因此，在使用過程中，要及時監(jiān)測定子橡膠溫度，以保證螺桿泵的正常運行。螺桿泵定子橡膠的耐溫性能是其重要的使用性能之一，使用時需要考慮井下溫度的影響，并及時監(jiān)測定子橡膠溫度，以保證螺桿泵的正常運行。

2.5 油井結(jié)蠟影響

原油中含有石蠟等物質(zhì)，這些物質(zhì)的含量因油井不同而異。當(dāng)油井中的原油被抽到地面時，由于溫度的降低，原油中的石蠟開始結(jié)晶。這種現(xiàn)象被稱為結(jié)蠟。結(jié)蠟會影響油井的正常生產(chǎn)，因為結(jié)蠟會掛在油管壁和抽油桿上，增加地面驅(qū)動系統(tǒng)的負(fù)荷。這不僅會降低油井的產(chǎn)量，也會增加維護(hù)成本。為了避免這種情況，應(yīng)制定合理的洗井方案和洗井周期。洗井是一種清除油井中的雜質(zhì)和結(jié)蠟的方法。這需要一定的技術(shù)和專業(yè)的設(shè)備。制定合理的洗井方案和周期可以確保油井的正常生產(chǎn)和維護(hù)。除了洗井外，定期加藥也是防止結(jié)蠟的一種有效方法。在原油中加入一定的藥物可以阻止石蠟的結(jié)晶，從而保證油井的正常生產(chǎn)。因此，對于原油中的結(jié)蠟問題，應(yīng)該采取綜合措施，包括制定合理的洗井方案和周期以及定期加藥等措施，以確保油井的正常生產(chǎn)和維護(hù)。

2.6 原油粘度影響

螺桿泵是一種適用于高黏度油的抽油設(shè)備，因此黏度對其影響需要引起注意。在油井開采過程中，如果采用螺桿泵，黏度的增加可以減少漏失量，提高泵容積效率，從而提高采油效率。但是，如果黏度太高，就會導(dǎo)致流動性變差，阻力增大，降低泵舉升高度，容積率下降，采油效率也會變低。因此，為了提高螺桿泵的容積效率和采油效率，新技術(shù)的研發(fā)也變得非常重要。通過新技術(shù)的應(yīng)用，可以降低原油的黏稠度，從而提高螺桿泵的容積效率和采油效率。因此，對于螺桿泵的使用和維護(hù)，需要根據(jù)油井的實際情況，選擇合適的工作條件，以最大程度地發(fā)揮其優(yōu)勢，提高采油效率。

2.7 沉沒度影響

在油田采油過程中，螺桿泵是一種常見的采油工具，它的采油效率受到沉沒度高低的影響。沉沒度是指泵的吸入部分被液面覆蓋的深度，它對螺桿泵的工作性能有著至關(guān)重要的影響。當(dāng)沉沒深度過高時，會導(dǎo)致油井產(chǎn)量和井底流壓下降。這是因為泵吸入口處的沉沒壓力過大，導(dǎo)致流體無法有效地進(jìn)入泵中，從而影響了采油效率。如果沉沒深度太低，泵的吸入狀況會受到影響，使泵效變低，同樣會影響采油效果。除此之外，沉沒深度的改變還會導(dǎo)致定子、轉(zhuǎn)子間的摩擦阻力增大，螺桿泵定子橡膠會發(fā)熱，加快定子損壞。因此，為了保證螺桿泵的正常工作，必須控制好泵的沉沒度，以避免出現(xiàn)這些問題。一般來說，套管壓力、泵吸入口處的沉沒壓力為1MPa時，是較為理想的沉沒度。這個數(shù)值可以根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整，但需要注意的是，過高或過低的沉沒度都會對螺桿泵的工作產(chǎn)生不良影響，因此必須做好實時監(jiān)測和調(diào)整工作。通過合理控制泵的沉沒度，可以提高螺桿泵的采油效率，保證油田的穩(wěn)定生產(chǎn)。

2.8 驅(qū)動電機(jī)功率影響

螺桿泵是一種常見的容積式泵，在使用過程中，防止泵反轉(zhuǎn)是非常重要的措施。為此，螺桿泵采用了防反轉(zhuǎn)制動來停止泵的運轉(zhuǎn)。然而，這種制動方式會導(dǎo)致扭矩不釋放，重新啟動電機(jī)時需要滿載啟動。滿載啟動是指在啟動電機(jī)時，需要讓電機(jī)承受較大的啟動扭矩。這會使啟動電流是正常電流的3倍左右。因此，選擇適當(dāng)?shù)碾姍C(jī)功率非常重要。如果電機(jī)功率選擇過小，會導(dǎo)致燒毀電機(jī)，從而影響泵的正常工作。如果電機(jī)功率選擇過大，會造成電機(jī)效率低而浪費能源。因此，在選擇電機(jī)功率時，需要考慮正常工作時的功率，并將其選擇為正常工作時功率的1.5～2倍。這樣可以確保電機(jī)能夠在滿載啟動時正常運轉(zhuǎn)，同時也不會造成能源的浪費。總之，螺桿泵采用防反轉(zhuǎn)制動來停泵，但這也會導(dǎo)致啟動電機(jī)時需要滿載啟動。在選擇電機(jī)功率時，需要根據(jù)正常工作時的功率，選擇為1.5～2倍，以確保電機(jī)正常工作，同時也不會浪費能源。

3 結(jié)語

總之，針對螺桿泵采油系統(tǒng)效率低的問題，需要針對不同的采油井進(jìn)行原因查找，并采取有針對性的技術(shù)改進(jìn)措施。這樣可以提升螺桿泵采油系統(tǒng)的工作效率，進(jìn)而提高單井的日產(chǎn)液量和原油的產(chǎn)量，為油田開發(fā)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。