潜油螺杆泵采油系统设计与技术应用分析

【摘要】潜油螺杆泵采油系统在沼泽区、水平井、斜井、和海上平台等采油作业中有很多优势，广泛应用于我国渤海湾一带的油田，具有很高的研究价值。但是，这项采油技术在我国的应用时间不长，很多方面还有待深入研究和完善。本文主要介绍了潜油螺杆泵采油系统的组成和基本原理，并分析潜油螺杆泵采油系统的发展应用现状，以及对潜油螺杆泵采油系统的完善。

关键词：潜油螺杆泵；系统设计；技术应用

潜油螺杆泵采油系统与其他采油方式相比有很多优点，它的能源消耗比较低，制造成本比较低，故障隐患比较少，维修费用比较少，适于开采年粘度高的原油，在我国胜利油田、辽河油田、渤海油田等应用较多。这种采油技术在更大范围推广，还需要更深入的研究和完善。

一、潜油螺杆泵采油系统基本原理

潜油螺杆泵采油系统是一种位于井下的电机拖动无杆设备，主要分为井下部分，地面部分，连接油管、电缆等三个部分组成。其中井下部分又包括螺杆泵、联轴体、保护器、减速器和电机，地面部分包括变压器、变频器和辅助设备。它的工作原理是：电力通过动力电缆传送到潜油电机，其运动形式在联轴体和减速器内进行转换，螺杆泵电子在它的带动下以较低的速度作往返直线运动。通过转子绕电子的运动带动螺杆泵电子，原油便由泵的输入端进入输出端。这种采油方式适用于开采粘度较高，含沙量高或蜡、气量等聚合成分较高的原油开采，而且系统的抽吸连续比较平稳，对油层不会产生压力，无杆采油设备也不会出现抽油杆扭曲变形，节约了维护费用，还能减少由于变形产生的能量消耗，因为这种系统的井上的部分比较小，比较适用于海上平台作业。

二、潜油螺杆泵采油系统的发展应用现状

1、潜油螺杆泵采油系统的发展

（1）上个世纪30年代，螺杆泵在法国诞生，之后，在化工、生产、食品和污水处理等领域广泛使用。

（2）螺杆泵技术第一次在采油开采中利用是在50年代的前苏联，并逐渐成批地应用于采油系统中，经过实践证明，该采油设备特别适合开采粘度高、含聚合物较高的原油，有很大的利用价值。但当时由于在抽油杆等设备上的技术还不够成熟，机组的下井深度不够，为了解决这个问题，电动潜油螺杆泵采油系统开始研制。

（3）随着螺杆泵在采油领域的广泛使用，单螺杆泵采油系统在1973年研制成功，它的优点是扬程高、排量大，适用于深井开采，目前，这种系统已研制出单头、双头和三头的产品。

（4）1998年，新型并联潜油螺杆泵采油系统研制出来，它的不同在于最上面的右旋螺旋泵连着电动机，通过联轴器连到左旋螺杆泵，电子和转子的工作副轴向力能够抵消，可以在内径比较小的油管中使用。

2、潜油螺杆泵采油系统的应用现状

（1）螺旋泵的使用情况。在大排量电潜泵井上作业中，用螺旋泵代替电泵，可以得到下面数据：螺旋泵的转速能够达到每分钟180转，日产液能够达到200万上下，动态面可以保持在300米以内，每天的产油量达到7吨多，这已经达到了电泵采油的要求，而且通过观察可知，大排量螺旋泵对电力的消耗大大低于电泵对电力的消耗。

（2）潜油螺杆泵采油系统的使用范围

由于潜油螺杆泵采油系统有成本费用低、电量消耗低、维修费用少、适于开采高粘度、含高聚合物的原油，还因为它的井上机组比较小，在沼泽区、平井、斜井、海上作业等广泛使用，从地区上看，在我国的渤海油田、辽河油田、胜利油田等渤海湾地区的油田使用比较多。但是，因为潜油螺杆泵采油系统在我国的使用时间不长，对它的研究还不够深入，技术水平上还有待提高，所以，这种采油技术在其他地区的使用还比较少。

三、对潜油螺杆泵采油系统的完善

1、对潜油螺杆泵采油系统中各种设备的完善

（1）更科学合理的设计螺旋泵。为了提高螺旋泵的使用寿命，螺旋泵的金属筒壁与定子应该以更为合理的方式连接，还要更科学的进行转子表面形参的调整。当螺旋泵不同油区内的油质量差别较大时，会对橡胶的使用产生很大影响，如有不慎，会严重影响橡胶的使用寿命，所以，在制造螺旋泵时，要对各种油品的参数仔细的分析，合理制定橡胶的成分，减小油品对橡胶的不利影响，延长螺旋泵的使用寿命，节省对螺旋泵的维护费用。

（2）为了加强对电机的保护，螺旋泵的启动方式要用软启动的方式，这样可以减低螺旋泵输入端和输出端之间的压力的差距，使电机损耗的功率降低，从而起到保护电机的作用。

（3）为了对井下的情况有更好的掌握，在井下机组比较重要的位置应该加装温度传感器或压力传感器，及时感应井下的各种信息，并将信息传递给控制部门，控制部门可以根据井下的准确信息及时调整机器，避免出现控制失误，造成严重的事故，也保证了螺旋泵的使用寿命。

2、制定科学合理的使用规则

（1）为了将潜油螺旋泵采油系统的优点充分发挥出来，在选井时一定要注意：尽量选择粘度适中、含沙量适中的油井，这有利于设备的顺利下行，减少对螺旋泵的损坏；选择合适的下井深度；当液面在井口时，优先选择螺杆泵工艺；每天的液面要求保持在10-350吨；对于大泵和电泵变为螺旋泵的这种情况，尽量使用空心抽油杆；还要保证螺旋泵下井部位之上的套管没有变形。

（2）在技术要求上，应该注意：泵挂深度之上的套管内径必须合适，一般不能小于124毫米，泵的倾斜度必须在3度之内；开采的原油粘度必须合适，含沙量不能高；螺旋泵的举升高度要与液面相适应，当螺旋泵的泵挂深度在800米以下时，举升液量的最大量必须在每吨350立方米以下，当螺旋泵的泵挂高度在800米到1000米之间时，举升液量的最大量必须在每吨150立方米以下，当螺旋泵的泵挂深度在1000米到1200米之间时，举升液量的最大量必须在每吨100立方米以下，当螺旋泵的泵挂深度在1200米到1600米之间时，举升液量的最大量必须在每吨50立方米以下。

3、扩大潜油螺杆泵采油系统的使用范围

潜油螺杆泵采油系统在使用上对油井的深度和井管直径有要求，这很大程度上限制了潜油螺杆泵采油系统的使用范围。由于减速器在设计上有一定的难度，虽然有些部门尝试在进动式减速器和摆线针轮减速器的设计上进行调整，但结果并不理想，相比而言，使用效果比较好的是行星减速器。此外，还要通过提高潜油螺杆泵采油系统的轴向承载能力和耐温性能，来加大螺旋泵的下井深度。总之，必须投入更多的精力对这两个问题进行深入分析和研究，大胆创新、敢于尝试，加强螺旋泵的各个设备和材料在不同采油环境中的适应度，使这种经济有效的采油方式在更多地区使用。

结束语：

潜油螺杆泵采油系统具有很大的利用价值，它所具有的技术优势和节能优点符合科学发展观的要求，有利于环境友好型和资源节约型社会的构建。国家应该在潜油螺杆泵采油系统的研究和利用上投入更大的精力，深入研究它的工作原理，分析在哪个环节能够加以完善和改进，寻找更加适用于该设备的材料，勇于创新和城市，将潜油螺杆泵采油系统的优势最大程度地发挥出来。

参考文献：

[1] 王世杰，张新敏，于百胜.潜油螺杆泵采油系统在线状态监测技术研究[J].制造业自动化. 2001（01）

[2] 王世杰，李福宝，孙书会，张炳义.潜油螺杆泵采油作业在线监控技术研究[J].中国机械工程. 2004（14）

[3] 张幼军，唐悦芳，韩立.潜油螺杆泵采油系统数字化设计平台的开发研究[J].现代制造工程. 2011（03）

[4] 宫伟.电动潜油螺杆泵采油系统应用研究[J].胜利油田职工大学学报. 2005（05）