螺杆泵采油实验认识与管理方法

[摘 要]应用螺杆泵采油与抽油机采油相比，具有投资低、能耗低、适应性强、井场占地小、地面设备好维护的优点。杏某油田应用螺杆泵采油试验处于起步阶段，。小排量螺杆泵采油井投产以来，通过两年的实践与认识，在泵筒维护和参数调控上有了更新的认识和管理方法。

[关键词]参数 清蜡 作业分析

中图分类号：TE323 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）03-0046-01

1 杏某区块概况

杏某区块含油面积3.64km2，地质储量193.0×104t，采用300m反九点面积井网布井。试验区开发扶余油层，平均油层中深1215.0m，单井有效厚度7.8m，该区扶余油层为不等粒混杂型硬砂质长石砂岩，平均泥质含量16.3%，有效孔隙度16%，空气渗透率5.0×10-3μm2，含油饱和度56%，平均地面原油粘度19.79mPa・s，油层平均温度54.2℃。该区块属于某田三类区块。2015年采用“排间加排、井间加井”的方式加密，新投油井31口，水井9口。加密前平均单井日产油1.2t，加密新井投产时在区块边部选取5口井，应用小排量螺杆泵采油。目前5口井平均单井日产液1.32t，日产油1.24t，螺杆泵运行转速40～60r/min，平均泵效47.34%。

2 螺杆泵采油系统的组成及原理

2.1 螺杆泵采油系统的组成

地面驱动井下单螺杆泵采油系统（简称螺杆泵采油系统）由四部分组成。

（1）电控部分：包括电控箱和电缆。

（2）地面驱动部分：包括驱动电机、井口动密封、方卡等。

（3）井下泵部分：包括螺杆泵定子和转子。

（4）配套工具部分：包括专用井口、光杆、抽油杆扶正器、油管扶正器、抽油杆防倒转装置、油管防脱装置、筛管等。

2.2 螺杆泵工作原理

转子与定子密切配合形成一系列的封闭腔和空腔，当转子转动时，封闭腔沿轴向由吸入端向排出端运移，在排出端消失。同时吸入端形成新的封闭腔，其中空腔内所盛满的液体也就随着封闭腔的运移由吸入端推挤到排出端。这种封闭腔和空腔的不断形成、运移、消失，起到泵送液体并将液体排出井口的作用。螺杆泵将机械能转变为液体能，从而实现油液的有效举升。

3 螺杆泵的管理方法

3.1 泵筒维护方式及周期的确定

螺杆泵采油井泵筒维护主要有以下几种方法，一是将转子提出定子洗井。对于小排量螺杆泵，若洗井液排量大，螺杆泵易脱扣；洗井液排量小，温度达不到熔蜡温度。在这种情况下，应将转子从定子中提出，在油套环空注入热水进行清蜡洗井。洗后，再将转子下入定子恢复正常抽油。这种方法需要使用吊车设备，费用较高。二是常规循环热洗。对于大排量螺杆泵，可从油套环空注入热水，螺杆泵正常运转，边抽边洗。热水温度应逐步提高，开始时温度不应太高（60℃左右为宜），否则，油管上部的熔化蜡块沉到井底堵塞油流。另外，注入热水排量不应大于泵的理论排量，否则，注入液驱动螺杆泵运转使抽油杆脱扣。因该方法热洗排量受泵的排量限制，热洗排量小，热水循环慢，热洗时间长，所以对小排量泵不适合。三是加清防蜡剂。由于使用初期对定子橡胶耐腐性不够了解，因此没有采用加清防蜡剂方式进行泵筒维护。结合利弊我们没有直接采取上述三种方法，而是经过认真分析和现场试验，找到了更适合小排量螺杆泵泵筒维护方法。

3.2 螺杆泵工况分析及参数优化

螺杆泵作为一种新兴的人工举升方式，经过近几年的发展和完善，取得了较大的进步。但是，测试诊断技术的相对滞后对螺杆泵举升工艺的制约程度日益明显。由于测试诊断技术不够完善，以至不能及时发现螺杆泵井的故障及不合理工况，部分螺杆泵井带病运行，严重影响了螺杆泵举升工艺的整体应用效果。因此对螺杆泵各项参数的监控以及设定合理的参数值对螺杆泵井正常运转起着至关重要的作用。

3.3 完善螺杆泵采油配套技术

3.3.1 确定泵型

杏某区块新投油井预测产液量在1.5-2.5t/d，根据螺杆泵理论排量公式：Q=1440×q×n×10-6

式中：Q―螺杆泵理论排量，m3/d；

q―螺杆泵每转排量，ml/r；

n―转子转速，r/min。

转速设计为0-200r/min，泵效50-65%，40型螺杆泵适合产液量1.5-4.5 t/d，确定泵型采用40型。

3.3.2 做好螺杆泵管柱、杆柱防脱扶正技术

由于螺杆泵的转子在定子内顺时针转动，工作负载直接表现为扭矩，转子扭矩作用在定子上，定子扭矩会使上部的正扣油管倒扣造成管柱脱扣，所以螺杆泵井的管柱必须实施防脱措施。我们采取的措施是在泵下的第一根油管下入支慰ㄍ呤蛊淅慰康墓潭ㄔ谔坠鼙谏希在定子上接头处安装一个油管橡胶扶正器。抽油杆防脱扶正技术采用插接式抽油杆，每根抽油杆都浇铸有扶正器，扶正器实现了轴向定位。

3.3.3 螺杆泵作业现场分析

两年共进行螺杆泵检泵3口井4井次，现场问题大部分为杆脱，从现场来看，作业的3口井都是同一原因撸扣，所谓撸扣就是抽油杆螺纹牙被剪切而失效的现象。造成抽油杆撸扣的原因很多，主要有以下几方面原因。

（1）原油中的腐蚀性介质与抽油杆螺纹接触后，对螺纹表面产生腐蚀性作用，使螺纹抗剪切能力下降。

（2）螺纹尺寸不规范，连接后螺纹间隙过大，使得实际受剪切面减小。

（3）抽油杆螺纹某处局部变形，在旋合过程中对与其接触的螺纹造成损伤，使螺纹失去了原有的承载性能。根据现场对抽油杆的检查，抽油杆螺纹处没有腐蚀及变形现象，我们分析认为是螺纹尺寸不规范、抽油杆材质的强度不够。

4 结论

（1）根据对螺杆泵现场资料的录取与试验分析，螺杆泵的热洗参数设定为水量5方，洗井时间90分钟，转速100转/分，热洗温度85度。

（2）根据螺杆泵工况分析表和转速与沉没度的时间关系曲线图，进行判断螺杆泵工况及制定合理转速。

（3）目前造成螺杆泵井免修期短的主要原因，从作业现场分析来看，是螺杆泵杆柱撸扣，且撸扣的原因我们认为是螺纹尺寸不规范、抽油杆材质的强度不够。

作者简介

张涛（1981-），安徽蒙城人，男，主要从事油田采油工作。