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螺杆泵采油管理方法与优化策略研究

作者：钱泽

来源：《石油研究》2019年第10期

摘要：应用的螺杆泵采油工艺技术具有成本较为低廉的优势，但是该项技术在国内尚处于初步发展阶段，因此相关技术掌握情况并不十分理想。如何在此种环境背景下，探索出更加高效合理的发展策略，成为了相关领域工作人员的工作重点之一。本文进一步探究了螺杆泵采油工艺技术的优化策略，旨在为关注这一领域的人士提供一些参考意见。 关键词：螺杆泵;采油原理;管理方法

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。 1.螺杆泵采油系统的组成及原理 1.1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。 1.2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。 2.螺杆泵的管理方法

2.1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

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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。

2.2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。 2.3完善螺杆泵采油配套技术

2.3.1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撑卡瓦使其牢靠的固定在套管壁上，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。 2.3.2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。 3.螺杆泵采油工艺技术的优化策略

3.1构建完整的螺杆泵采油工艺技术管理体系

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针对在实际的原油开采环节当中，应用螺杆泵采油工艺技术可能存在的各类问题，笔者得出，在将该项新的技术和设备全面引入到国内的原油开采环节当中时，需要构建更加完整的螺杆泵采油工艺技术应用和管理体系，通过统一的制度和体系，提升对该项技术以及设备在应用过程中的管理能力，提升了螺杆泵采油工艺技术在国内石油开采领域的普及和应用效果，并在实际的工作过程中，发挥出最大的应用优势，推动该行业系统化和规范化发展。 3.2优化螺杆泵采油工艺技术研发设计方案

据相关领域的调查和研究结果显示，目前国内原油开采领域当中应用的螺杆泵采油设备大部分均为单级螺杆泵，此种型号的螺杆泵设备在实际的应用环节中会受到排量方面的限制，进而使石油开采的工作效率大大降低。针对这一问题，我国某地区的石油开采工作团队通过与当地的科学研究机构相互配合，研究和设计出了新型的多头螺杆泵设备，在保证螺杆泵的体积不会产生严重变化的情况下，促使其性能得到进一步的优化。与此同时，当地工程团队还重点研究了潜油螺杆泵的使用和整修相关问题，针对该项设备的实际检修周期较长等方面的问题。经过研发和设计，在当地科学研究机构的支持和帮助下，原油开采部门在一定程度上降低了原本设备当中抽油杆断裂情况发生的概率，有效提升了设备的质量，为提升工作效率作出了积极支持。

3.3选择配套的螺杆泵采油工艺抽油杆设备

除了在制度和设计环节进行全面改革之外，对于螺杆泵采油设备的零配件进行合理筛选和使用，同样也能在一定程度上增强原油开采工作的有效性，从而不断扩大原油开采行业整体的经济效益和社会效益。例如，我国某地区的原油开采团队在实际的工作环节当中，始终保持对设备使用频率和使用效率的关注。为了在现有的基础上，进一步提升工作效率，当地采油团队对抽油杆进行了优化，此种方法有效避免了原本设备当中摩擦焊接时的空心抽油杆以及普通的实心抽油杆使用过程中容易出现的问题，降低了防脱钩的可能性，提升了扭转强度和刚度，有效防止了原油开采环节中可能出现的抽油杆脱钩或者断裂的情况。当地工程团队采用了镦锻式的空心抽油杆和防脱钩的实心抽油杆，使螺杆泵采油设备的整体性能得到了提升，达到了安全系数2.0的标准。 4.结论与认识

（1）根据对螺杆泵现场资料的录取与试验分析，设定螺杆泵的热洗参数。

（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、抽油杆材质的強度不够。