全金屬錐形螺桿泵試驗(yàn)分析與應(yīng)用

Experimental Analysis and Application of All-Metal Conical Progressive Cavity Pump

Chen Xiaochun （Sinopec Xinjiang Xinchun Petroleum Development Co.，Ltd.）

Abstract： The stator and rotorof all-metal progressive cavity pump adopt a clearance fit，and fluids of diferent viscosities require different clearances to achieve optimal production status.In this paper，anew type of allmetal conical progressive cavity pumpoil production system was developed.The stator and rotorof the progressive cavity pump adopts aconical structure，achieving a two-way adjustment of the stator and rotor clearance through a surface rotationalifting assembly.Theabove-ground protection assembly can compensate the tubing length variationand preventthe tubing from tripping.The balancing assemblycan keep the stator and rotor clearance stable in the production process.Then，a 2O m test well was constructed to analyze the influence of rotor position on the operating characteristicsof the pump，showing that whenthe rotor position is reduced to6mm，the volumetric efficiencies corresponding to 5 MPa and 1O MPa working pressure differences are 98.2% and 75.4% respectively， while the pump efficiency reaches its highest level，which is 49. 6% and 38.9 % respectively. As the rotor position further decreases，the volumetric eficiency increases slowly，the friction between the stator and rotor intensifies， and the mechanical eficiency sharply decreases.When therotor position is greater than 1O mm，as the rotor position increases，the mechanical efficiency corresponding to a working pressure difference of 5 MPa is about 50% 1 （204號(hào) 55% ，and there is a downward trend. Considering all factors，the rotor position should be greater than 10mm （204號(hào) during operation.Finally，the all-metalconical progressivecavity pump was applied in thermal recoveryheavyoil wellof Xinchun oilfield.The field application results show that compared tooil production with pumping unit in offset well， the all-metal conical progressive cavity pump increases production time by 52. 1% and liquid production by 15.2% ，reduces daily average power consumption by 64.3% and power consumption per ton of liquid by 52.7%.Compared tooil production with pumping unit in the same well，the daily average liquid production is increased by 39. 4% ， the daily average power consumption is decreased by 66. 6% ， and the power consumption per ton of liquid is decreased by 76. 1% . The research results show that the oil production system meets the requirementsof efficient lifting of oilfields，and especiallyhas goodadaptabilityto thermal recoveryheavy oil wells.

Keywords： all-metal conical progressive cavity pump ； stator and rotator clearance； viscosity; thermal recovery of heavy oil；volumetric efficiency；mechanical efficiency

0 引言

螺桿泵在稠油、高含砂以及高氣油比油井采油有明顯的優(yōu)勢(shì)。隨著特、超稠油油藏的開發(fā)動(dòng)用，注蒸汽熱采工藝已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，在生產(chǎn)時(shí)井筒溫度能達(dá)到 350^°C 以上。常規(guī)螺桿泵定子橡膠在高溫、高壓、原油和外界力的作用下會(huì)產(chǎn)生老化，縮短螺桿泵壽命。其中原油溫度對(duì)定子橡膠的老化影響最大[1-2]

法國(guó)PCM和TOTAL公司于1990年中期開始研制全金屬螺桿泵，于2007年注冊(cè)并生產(chǎn)PCMVul-cainTM系列全金屬螺桿泵。國(guó)內(nèi)于1998年由大慶油田宋志超[申請(qǐng)了“金屬定子螺桿泵”專利。2000年遼河油田車天之[4申請(qǐng)了“全金屬螺桿泵”專利。全金屬螺桿泵可以適應(yīng)稠油熱采井的高溫環(huán)境。加拿大Joslyn油田2006年首次采用蒸汽輔助重力泄油金屬螺桿泵采油[。全金屬螺桿泵定轉(zhuǎn)子采用間隙配合，不同的流體黏度適合不同的定轉(zhuǎn)子間隙，但是間隙調(diào)節(jié)困難，而且容易卡泵，所以一直未大規(guī)模應(yīng)用。

近些年，對(duì)全金屬螺桿泵的研究主要集中在泵的工作特性方面。熊建新等研究了全金屬螺桿泵的壓差、轉(zhuǎn)速，油液黏度對(duì)泵容積效率和總效率的影響。陳舟圣等通過試驗(yàn)分析不同轉(zhuǎn)速、不同壓頭、不同黏度度條件下全金屬螺桿泵特性。李增亮等[8-9]通過有限元模擬全金屬螺桿泵在不同黏度下的泵效隨配合間隙的變化規(guī)律，給出了各種黏度下的間隙優(yōu)選圖，稠油熱采（低黏度）時(shí)，配合間隙在 0. 10～0.30mm 之間選取，稠油冷采（高黏度）時(shí)在 0.30～0.50mm 之間選?。徊⒃谀M的基礎(chǔ)上，試制全金屬螺桿泵樣機(jī)，對(duì)泵特性進(jìn)行試驗(yàn)分析。姜東等[10]在2014年利用軟件模擬了流體黏度和轉(zhuǎn)速對(duì)容積效率和泵效的影響：流體黏度 lt;50mPa?s 時(shí)，提高轉(zhuǎn)速可以有效改善容積效率和泵效；流體黏度 gt;50mPa?s 時(shí)，提高轉(zhuǎn)速泵效先增大后減小。同年在另一篇文獻(xiàn)中模擬了增壓值對(duì)流量、功率、泵效的影響，以及黏度對(duì)流量的影響[]。2019年姜東[12]又通過模擬優(yōu)化了定子和轉(zhuǎn)子配合間隙，得到不同流體黏度條件下合理的定轉(zhuǎn)子間隙；以此為基礎(chǔ)，同年提出了全金屬螺桿泵注蒸汽、熱采一體化高溫排液試油工藝，并應(yīng)用于勝利油田[13]。鄭磊等[14-15]對(duì)全金屬螺桿泵做了研究：建立了基于不同流動(dòng)形態(tài)的全金屬螺桿泵單相流體漏失模型，實(shí)現(xiàn)了泵內(nèi)漏失的定量計(jì)算；修正了理論排量，利用試驗(yàn)繪制了泵特性曲線，并進(jìn)行能量損失評(píng)價(jià)；通過試驗(yàn)進(jìn)行了全金屬螺桿泵適應(yīng)性分析。鐘功祥等[16-17]對(duì)全金屬單螺桿油泵工作性能的全參數(shù)進(jìn)行模擬分析，除得到常規(guī)結(jié)論外，還得到了稠油熱采和冷采時(shí)合理的定轉(zhuǎn)子間隙、偏心距以及導(dǎo)程，其中定轉(zhuǎn)子合理間隙的結(jié)論與文獻(xiàn)[8]相同；同時(shí)利用模擬和試驗(yàn)得到的規(guī)律，優(yōu)化了泵結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)效率提高了約 30% 。叢軍等[18通過研究定轉(zhuǎn)子嚙合間隙的變化規(guī)律，設(shè)計(jì)了變螺距螺桿，實(shí)現(xiàn)變嚙合間隙，減小泄漏，減緩壓力脈沖，并進(jìn)行了模擬驗(yàn)證。汪怡然等[19]模擬了全金屬單螺桿泵能量特性和壓力脈動(dòng)特性對(duì)瞬態(tài)漏失特性影響，并總結(jié)一般規(guī)律。沈濤等[20]基于正交試驗(yàn)，將轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)參數(shù)和工作參數(shù)進(jìn)行了模擬，分析了各參數(shù)對(duì)最大扭矩的影響。

以上研究大多是基于模擬進(jìn)行全金屬螺桿泵特性分析，得到的結(jié)論相似，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)螺桿泵的選擇，尤其是定轉(zhuǎn)子間隙的選擇有一定的指導(dǎo)意義。

對(duì)于稠油熱采，在一個(gè)注采周期內(nèi)，油液溫度是一個(gè)周期變化的過程，其黏度也周期性變化。普通油井，由于含水率、氣油比、壓力的變化，油液黏度也呈現(xiàn)不同的階段性。在現(xiàn)場(chǎng)，調(diào)整定轉(zhuǎn)子間隙需要起下泵，工作量大，而且以上文獻(xiàn)大多限于理論研究，很少在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。為此，筆者提出一種新型全金屬錐形螺桿泵采油系統(tǒng)，該系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中，可以實(shí)現(xiàn)定轉(zhuǎn)子間隙的雙向調(diào)節(jié)，滿足不同黏度油液的舉升。通過試驗(yàn)分析了不同轉(zhuǎn)子位置條件下泵的工作特性，同時(shí)分析了該采油系統(tǒng)在新春油田稠油熱采井的使用效果。

1全金屬錐形螺桿泵采油系統(tǒng)

1.1 結(jié)構(gòu)組成及作用

全金屬錐形螺桿泵采油系統(tǒng)從下到上主要包括4套組件，即全金屬錐形螺桿泵、均衡組件、井上保護(hù)組件以及地面旋轉(zhuǎn)升降組件，如圖1所示。

同時(shí)可以補(bǔ)償定、轉(zhuǎn)子磨損，延長(zhǎng)壽命。對(duì)于注汽熱采稠油井，上提轉(zhuǎn)子，增大定轉(zhuǎn)子間隙，可以作為注蒸汽通道，實(shí)現(xiàn)注采一體化。用大間隙啟停，可以減小啟動(dòng)扭矩以及防止停機(jī)時(shí)抽油桿倒轉(zhuǎn)脫扣。

均衡組件在泵上部。在生產(chǎn)時(shí)，抽油桿受到溫度、壓力變化的影響，軸向力發(fā)生變化，引起抽油桿伸縮。另外，在大斜度井和水平井中，抽油桿還受到側(cè)向載荷。均衡組件就是為了保證上述作用下螺桿泵定轉(zhuǎn)子間隙不受影響，不會(huì)出現(xiàn)間隙過大或過盈卡泵的現(xiàn)象。

并上保護(hù)組件的大四通內(nèi)含有密封銅球，通過升降系統(tǒng)的拉力將光桿上的銅球和大四通內(nèi)部的錐形倒角相貼合，可以將井口密封，對(duì)稠油熱采井，可以確保注汽的密封安全。熱采井在反復(fù)注汽作業(yè)中會(huì)使油管熱脹冷縮，在普通油井中，由于套壓和油壓的變化，油管也會(huì)產(chǎn)生鼓脹效應(yīng)，這些作用會(huì)使油管脫扣。大四通內(nèi)部的隨旋裝置，一方面通過在套管中的上下滑動(dòng)，補(bǔ)償油管伸縮；另一方面通過自旋功能，防止油管脫扣。

地面旋轉(zhuǎn)升降組件的主要功能是實(shí)現(xiàn)螺桿泵錐形定轉(zhuǎn)子的間隙調(diào)整。工作中，載荷傳感器讀取抽油桿軸向力和扭矩，通過算法判斷系統(tǒng)是否處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，然后下達(dá)調(diào)整指令。升降機(jī)構(gòu)會(huì)根據(jù)系統(tǒng)的指令，調(diào)整定轉(zhuǎn)子配合間隙。

在工作時(shí)，定轉(zhuǎn)子間隙按下式計(jì)算：

式中： ε 為定轉(zhuǎn)子間隙， mm ； d_out 為泵出口端轉(zhuǎn)子直徑， mm ； d_in 為泵入口端轉(zhuǎn)子直徑， mm . L 為轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度， mm ; L_x 為轉(zhuǎn)子上提距離， mm 0

在升降組件抽油桿上標(biāo)注刻度，用來表征式（1）中的 L_x^° 但該刻度上零值并不表示定轉(zhuǎn)子間隙為0，只是一個(gè)相對(duì)的值，用來對(duì)比計(jì)量轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置，并根據(jù)相對(duì)位置的變化，按下式計(jì)算出定轉(zhuǎn)子間隙的變化

全金屬錐形螺桿泵是該系統(tǒng)的核心，它改變了常規(guī)螺桿泵轉(zhuǎn)子、定子同徑的特征，將定、轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)成錐形螺旋結(jié)構(gòu)，如圖1所示。通過地面旋轉(zhuǎn)升降組件，上提或下放轉(zhuǎn)子，可以實(shí)時(shí)改變定轉(zhuǎn)子間隙，以滿足不同黏度流體高效舉升的需要，

式中： Δε 為定轉(zhuǎn)子間隙變化量， mm ； ΔL_x 為轉(zhuǎn)子位置變化量， mm 。

在生產(chǎn)實(shí)際中，設(shè)定井口抽油桿上限扭矩，當(dāng)扭矩達(dá)到上限時(shí)，會(huì)自動(dòng)停機(jī)保護(hù)，以防止過盈卡泵。

1.2 系統(tǒng)參數(shù)

目前已經(jīng)生產(chǎn)配套GLB-215-30-S、GLB-258-

24-S、GLB-322-20-S這3種S系列和F系列螺桿泵，具體參數(shù)見表1。

2全金屬錐形螺桿泵工作特性試驗(yàn)分析

2.1試驗(yàn)裝置與分析指標(biāo)

為了使試驗(yàn)條件接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，鉆一口 20m 深試驗(yàn)井。通過主電機(jī)帶動(dòng)螺桿泵工作，流體沿油管升至地面，通過流量計(jì)、壓力表、壓力調(diào)節(jié)閥、油套環(huán)空循環(huán)至試驗(yàn)井里。通過升降電機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子位置升降，調(diào)節(jié)定轉(zhuǎn)子間隙。轉(zhuǎn)子位置、轉(zhuǎn)速、流量、壓力、電流、電壓都可以通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)和讀取，如圖2所示。試驗(yàn)用泵結(jié)構(gòu)參數(shù)為：導(dǎo)程192mm ，轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度 4800mm ，泵入口端直徑49mm ，出口端直徑 54mm 。試驗(yàn)流體用清水。

1-螺桿泵；2-均衡組件；3-壓力調(diào)節(jié)閥；4-壓力表；5-流量計(jì)；

6-主電機(jī) + 扭矩儀；7-升降電機(jī)；8-變頻器；9-控制系統(tǒng)。

測(cè)試時(shí)，按以下步驟進(jìn)行：

（1）設(shè)置定轉(zhuǎn)子啟動(dòng)間隙。通過升降組件，將轉(zhuǎn)子位置升至一個(gè)足夠大的定轉(zhuǎn)子間隙，卸掉油管中的液體，以減小啟動(dòng)扭矩。

（2）啟動(dòng)電機(jī)。

（3）設(shè)置轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為 100r/min 。

（4）調(diào)整定轉(zhuǎn)子間隙。通過升降組件，將定轉(zhuǎn)子間隙調(diào)至一個(gè)合理初始值，該值相對(duì)較大。

（5）通過壓力調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)井口壓力和流量，記錄不同閥開度條件下的壓力、流量和扭矩。

（6）減小定轉(zhuǎn)子間隙，重復(fù)第（5）步測(cè)量。

為防止卡泵，在整個(gè)試驗(yàn)中設(shè)置上限扭矩為1000N?m ，當(dāng)井口抽油桿扭矩達(dá)到上限時(shí)，自動(dòng)停泵。

泵工作特性主要包括流體特性和機(jī)械特性。流體特性指標(biāo)有泵的理論排量、容積效率，即

Q_t=1440nq_t

q_t=4ed_inT

式中： Q_t 為泵的理論排量， m³/d ； Ω_n 為轉(zhuǎn)速，r/min ； q_t 為每轉(zhuǎn)理論排量， m³/r ； ρ_e 為螺桿泵偏心距， m . T 為定子導(dǎo)程， m/r ： η_v 為容積效率； Q 為試驗(yàn)中實(shí)測(cè)排量， m³/d 。

機(jī)械特性指標(biāo)主要是機(jī)械效率，即

式中： P_z 為螺桿泵輸入軸功率， kW ； M 為螺桿泵軸輸入扭矩， N?m ，在試驗(yàn)中用試驗(yàn)井口光桿扭矩代替； P_t 為流體理論水力功率， kW ： Δp 為工作壓差， MPa ，試驗(yàn)中用井口壓力代替； η_m 為機(jī)械效率。

綜合考慮2種特性，即可計(jì)算出相應(yīng)的泵效：

η=η_vη_m

式中： η 為泵效。

2.2試驗(yàn)結(jié)果分析

本研究主要分析不同轉(zhuǎn)子位置引起的泵工作特性變化。根據(jù)泵參數(shù)計(jì)算得到理論排量為32.51m³/d 。試驗(yàn)中通過壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)置井口壓力分別為5和 10MPa ，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制容積效率隨轉(zhuǎn)子位置的變化曲線，如圖3所示。

由圖3可以看出：隨著轉(zhuǎn)子位置減小，泵的容積效率增加，當(dāng)轉(zhuǎn)子位置降至 6mm 時(shí)，容積效率增速變緩，說明當(dāng)定轉(zhuǎn)子間隙減小至某較小值時(shí)，泵的排量很難繼續(xù)增加；在 5MPa 工作壓差條件下，容積效率最高可達(dá) 98.2% ，說明該泵密封效果很好；即使在 10MPa 的工作壓差條件下，容積效率最高也可達(dá)到 75.4% ；當(dāng)轉(zhuǎn)子位置增大時(shí)，容積效率快速減小，主要是因?yàn)樗酿ざ刃。S著定轉(zhuǎn)子間隙增大，漏失也快速增加。增大工作壓差，漏失增加。當(dāng)工作壓差為 10MPa 時(shí)，轉(zhuǎn)子位置在40、 35mm 沒有排量，流體全部漏失，也說明較大的工作壓差需要較小的定轉(zhuǎn)子間隙。

軸功率隨轉(zhuǎn)子位置的變化曲線如圖4所示。由圖4可知，隨著轉(zhuǎn)子位置減小，泵的軸功率逐漸增加，當(dāng)轉(zhuǎn)子位置減小至 6mm 時(shí)，泵的軸功率急劇增加。說明在此定轉(zhuǎn)子間隙條件下，定轉(zhuǎn)子之間摩擦加劇，使扭矩急劇增加，容易發(fā)生卡泵、定轉(zhuǎn)子磨損等事故。在實(shí)際工作中，轉(zhuǎn)子位置必須大于該值。對(duì)比2種工作壓差下的軸功率曲線可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)子位置大于 10mm 時(shí)， 10MPa 工作壓差對(duì)應(yīng)的軸功率約是 5MPa 工作壓差對(duì)應(yīng)軸功率的2倍，說明工作壓差和軸功率近似呈正比關(guān)系。

機(jī)械效率隨轉(zhuǎn)子位置變化曲線如圖5所示。由圖5可知，當(dāng)轉(zhuǎn)子位置小于 6mm 時(shí)，隨著轉(zhuǎn)子位置減小，機(jī)械效率急劇降低，此時(shí)定轉(zhuǎn)子摩擦消耗大部分功率。生產(chǎn)壓差為 5MPa 相對(duì)于生產(chǎn)壓差為 10MPa 時(shí)，定轉(zhuǎn)子摩擦消耗的功率占比更大。

隨著轉(zhuǎn)子位置增加，機(jī)械效率快速增加。當(dāng)轉(zhuǎn)子位置大于 10mm 時(shí)，隨著轉(zhuǎn)子位置增大，工作壓差為 5MPa 對(duì)應(yīng)的機(jī)械效率為 50%～55% ，且逐漸有下降趨勢(shì)。當(dāng)工作壓差為 10MPa 時(shí)，機(jī)械效率增加變緩，為 55%～60% 。

泵效隨轉(zhuǎn)子位置變化曲線如圖6所示。由圖6可知，隨著轉(zhuǎn)子位置增大，泵效先增大后減小。2種工作壓差最高泵效對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置相同，均為6mm 。工作壓差為 5MPa 時(shí)，最高泵效是 49.6% ：工作壓差為 10MPa 時(shí)，最高泵效是 38.9% 。

從理論上講，提高泵效應(yīng)該從兩方面入手：減少漏失，提高容積效率；減少摩擦，提高機(jī)械效率。定轉(zhuǎn)子間隙是影響漏失和定轉(zhuǎn)子摩擦的最直接因素。減小定轉(zhuǎn)子間隙，漏失量減小，容積效率增加；但是間隙過小，定轉(zhuǎn)子摩擦增加，導(dǎo)致機(jī)械效率減小。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，從安全和機(jī)械效率考慮，工作時(shí)轉(zhuǎn)子位置應(yīng)大于 10mm 。

流體黏度是影響漏失和定轉(zhuǎn)子摩擦的另一個(gè)重要因素。流體黏度越大，漏失阻力越大，漏失量越小，從而容積效率越高。另一方面，流體黏度增加，定轉(zhuǎn)子之間的黏滯阻力增加，摩擦損耗增加，黏度和轉(zhuǎn)子軸功率之間近似呈線性關(guān)系[18]

結(jié)合以上兩方面分析，對(duì)不同的流體黏度，必有一個(gè)最佳的轉(zhuǎn)子位置，在此位置泵效最高。因此在實(shí)際工作中，全金屬錐形螺桿泵采油系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子位置，可以滿足不同黏度流體的高效舉升。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

新春油田為超稠油油藏，原油黏度大于 50Pa… （ 20^°C） ，原油黏溫曲線如圖7所示。生產(chǎn)層深度在200m 左右，采用水平井蒸汽吞吐開發(fā)，井斜角變化大，XC-1井的井眼軌跡如圖8所示。前期采用游梁式抽油機(jī)有桿泵生產(chǎn)，由于采出液黏度大，上沖程載荷大，下沖程載荷小，導(dǎo)致抽油機(jī)運(yùn)行不平衡，系統(tǒng)效率低；尤其在注采周期后期，抽油桿下行困難，注采周期短。另外采出液黏度大，泵難以充滿，泵效低。而且由于井斜的限制，下泵深度較淺，難以充分發(fā)揮地層的供液能力。

XC-1井于2023年4月改用全金屬錐形螺桿泵舉升，與具有相同特征且采用抽油機(jī)舉升的鄰井進(jìn)行對(duì)比分析，在一個(gè)注采周期內(nèi)，2口井的生產(chǎn)特征如圖9、圖10和表2所示。從結(jié)果可以看出，鄰井采用抽油機(jī)生產(chǎn)，井口溫度降至 40°C 時(shí)，由于采出液黏度大已無法正常生產(chǎn)，周期生產(chǎn)時(shí)間為 71d XC-1井采用全金屬錐形螺桿泵生產(chǎn)，井口溫度可降至 31°C ，生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng)至 108d ，比鄰井增加37d，增加比例 52.1% ；相對(duì)于鄰井，在一個(gè)注采周期內(nèi)增液約 257t ，增加比例 15.2% ；日均耗電量減少約 40kW?h ，減少比例 64.3% ；噸液耗電量減少約 1.37kW?h ，減少比例 52.7% 。因此全金屬錐形螺桿泵在注采周期內(nèi)增液和節(jié)能方面都優(yōu)于抽油機(jī)。

XC-2井初期采用抽油機(jī)生產(chǎn)，當(dāng)井口溫度降至 40.5^°C 時(shí)，抽油桿下沖程緩慢無法正常生產(chǎn)，在2023年7月更換全金屬錐形螺桿泵后又延續(xù)生產(chǎn) 78d ，增液 1102t 。選取相同井口溫度時(shí)間段0 120～60^°C ）進(jìn)行對(duì)比，如圖11和表3所示。

從結(jié)果可以看出，對(duì)同一口油井，在相同的井口溫度范圍內(nèi)，相對(duì)于抽油機(jī)：全金屬錐形螺桿泵日均產(chǎn)液量增加約 9t ，增加比例 39.4% ；井口溫度下降慢，多生產(chǎn) 5d ；日均耗電量減少 42.75kW?h 減少比例 66.6% ；噸液耗電量減少約 2.17kW?h 減少比例76. 1% 。說明在相同的黏度條件下，全金屬錐形螺桿泵有非常好的增產(chǎn)和節(jié)能效果。

基于全金屬錐形螺桿泵在稠油熱采井上良好的增產(chǎn)和節(jié)能效果，目前已經(jīng)在新春油田10余口油井上推廣使用。

4結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）全金屬錐形螺桿泵采油系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)調(diào)整定轉(zhuǎn)子間隙，適應(yīng)不同黏度流體的舉升，也可以實(shí)現(xiàn)定轉(zhuǎn)子磨損自適應(yīng)補(bǔ)償、管柱注采一體化等。井上保護(hù)組件可以自動(dòng)補(bǔ)償油管收縮，均衡組件可以保證定轉(zhuǎn)子間隙不受抽油桿動(dòng)態(tài)的影響。

（2）由泵工作特性試驗(yàn)可知，通過調(diào)整轉(zhuǎn)子位置，可以滿足流體的高效舉升。以水為介質(zhì)，轉(zhuǎn)子位置 6mm 時(shí)，泵效最大。轉(zhuǎn)子位置大于10mm 時(shí)，機(jī)械摩擦損失小。從安全和機(jī)械效率考慮，工作時(shí)轉(zhuǎn)子位置應(yīng)大于 10mm 。

（3）在新春油田稠油熱采井實(shí)踐中，和鄰井抽油機(jī)采油相比，生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng) 52.1% ，產(chǎn)液量增加 15.2% ，日均耗電量減少 64.3% ，噸液耗電量減少 52.7% ；同一口井在相同的井口黏度范圍內(nèi)，和抽油機(jī)采油相比，日均產(chǎn)液量增加 39.4% ，日均耗電量減少 66.6% ，噸液耗電量減少76. 1% 。充分說明了全金屬錐形螺桿泵增產(chǎn)和節(jié)能效果遠(yuǎn)優(yōu)于抽油機(jī)。

（4）作為一種新的舉升工具，全金屬錐形螺桿泵的工作特性還需要從理論上進(jìn)一步分析，定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步改善。從實(shí)踐來看，抽油桿的壽命決定了該系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此需要研制適用于大斜度井和水平井的抽油桿，使全金屬錐形螺桿泵采油系統(tǒng)壽命得到有效延長(zhǎng)。

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作者簡(jiǎn)介：陳曉春，高級(jí)工程師，生于1980年，2001年畢業(yè)于江漢石油學(xué)院石油工程系，現(xiàn)從事采油采氣及壓裂工藝工作。地址：（257000）山東東營(yíng)。電話：（0546）8810821。email：chenxiaochun.slyt@sinopec.com。

收稿日期：2024-06-13 修改稿收到日期：2024-08-25（本文編輯劉鋒）