淺談螺桿泵采油工藝技術應用

摘要：工藝和技術是企業生產中的必要條件，能夠在工藝技術上得到革命性的發展是企業前進的根源動力，也是衡量一個企業先進程度和發展水平的重要標準。近幾年來隨著我國經濟的飛速發展，對于能源領域的需求越來越大，石油作為其中最為主要的組成部分，其開采、儲運、使用等環節越來越受到重視。但長期以來，采用大泵提液、小泵探油等傳統開采手段的效率一直受到詬病，新的采油工藝一直都在開發和探究當中，直到螺桿泵技術在近幾年得到應用，不僅效率得到了提升，積累的原油增產量也十分可觀。根據以往實際工作中得到的經驗，對螺桿泵采油系統的優越性和不足和進行了總結的基礎上，對螺桿泵配套設施的進行了淺要的分析。

關鍵詞：螺桿泵；采油工藝；技術；應用

1 螺桿泵采油工藝的特點

地面驅動的動態螺桿泵采油是一門新興起的機械采油技術，起源于二十世紀八十年代。是借鑒了離心泵液流的平穩性和容積泵效率等多方面優勢于一身的新型工藝，憑借自身的優勢和廣泛的應用近年來得到了良好的發展前景。螺桿泵采油系統主要由三個大的部分構成，即地面驅動設備、抽油桿柱、井下螺桿泵。其中負責驅動的裝置主要集中在地上，多處于井口位置，主要功能在于減速、變速、提供原動力和承受軸向荷載。抽油桿柱一方面將上部的驅動系統和井下的螺桿泵進行連接，另一方面，將動力傳遞給螺桿泵。井下部分主要有定子和轉子兩個部分組成。轉子是具有強度高、精度強、表面有鍍層等特性的螺桿，定子則是堅固、抗腐蝕、抗油性比較強的橡膠材料，位于鋼制硬殼內的泵筒上。電動機將電網系統提供的電能轉化成機械能，通過皮帶、齒輪等傳輸工具傳遞給驅動頭，完成變速過程，驅動頭能夠將產生的動力通過抽油桿柱傳遞給井下螺桿泵的轉子，使其高速旋轉，使得從油藏進入油筒的原油能夠連續不斷的升出地面，達到開采的目的，這也是螺桿采油工藝的基本原理。

2 螺桿泵采油工藝的優勢與不足

螺桿泵之所以能夠在近幾年得到突飛猛進的發展，和其眾多的優勢有著密不可分的關系，和傳統的機械采油設備相比，主要的優勢有很多。首先是節省資金預算，投資較少。這主要是由于和以往的電動潛油泵、水利活塞泵和游梁式抽油機相比，螺桿泵的結構相對簡單，耗能也比較少，所以在價格成本上比較節約。其次，地面安裝程序比較簡單方便。直接坐在井口套管四通之上，占地面積比以往減少了很多，除了井口之外，很少占有公用面積，在防盜井口房的建設方面提供了便利的條件。第三，螺桿泵的效率高、管理費用比較低。螺桿泵是螺旋抽油的容易泵，流量脈動幾乎沒有，軸向流動連續穩定性強，這也和游梁式的抽油系統形成了鮮明的對比，節約下了液柱和機械傳動的慣性損失，因而泵容積效率得到了很大的提升。螺桿泵是機械采油設備中能耗最小，效率最高的機械采用系統之一。第四，螺桿泵采油的粘度大和高含沙井方面表現十分出色。在稠油領域的使用遠遠領先于傳統的采油工藝。一般在五十攝氏度以下的情況，多出的稠油井都可以運用螺桿泵采油技術進行開采。理論上而言，螺桿泵的輸送含沙量可以達到百分之八十，在原油含沙量高，最大含沙量百分之四十的情況下都可正常使用。第五，對于高含氣井能夠比較好的適應。螺桿泵不會出現氣鎖現象，比較適合油汽混輸方面，但是要考慮井下泵入口游離氣占據泵容積的情況。第六，螺桿泵可以下在斜直的井區，設備有占地面積小的優勢，在海上油田叢式井組和水平井的采油和使用方面比較合適。第七，井口回壓具有較大空間，保證正常采油生產的情況下，井口回壓可以掌握在1.5千帕甚至更好，這對于遠井的集中運輸有著重要的意義。最后，若系統發生事故導致發動機和電動機停止運轉時，可能會造成砂沉積在泵的上部，這時候螺桿泵的恢復能力遠遠大于其他種類的開采機械。

雖然螺桿泵采油的優勢有很多，但是作為一種新興的工藝，由于發展時間有限，所以也在一些方面存在一定的局限性。定子比較容易發生損壞，壽命短直接導致檢泵次數的急劇增多，這就間接的增加了下管柱的次數，不僅會造成停工，還會增加額外的預算費用。另外當泵需要流體進行潤滑作用時，在粘度很低的液體潤滑工作的情況下，泵內溫度會不斷升高，泵過熱將會引起定子彈性失去活性，逐漸老化，嚴重的甚至導致燒毀。這也是定子的橡膠不能再蒸汽井內使用的局限原因。還有雖然總體而言螺桿泵的操作比較簡單，若操作人員不經過適當的操作訓練，操作不慎仍然會造成泵的損壞。最后一點，和有桿的泵相比，總的壓頭體積比較小，目前比較多的是運用在井深一千米左右的井，批量生產的泵裝置壓頭普遍偏低。

3 螺桿泵的配套工藝

3.1 大排量螺桿泵

對于一些含水量比較高的油井而言，提高油液運輸的穩定性對于深入開發十分重要。針對這一問題，常規的螺桿泵產液量受到了很大的限制，嚴重對部分油井的潛力產生了嚴重的制約。這種情況之下，大排量螺桿泵的引入解決了很大一部分問題，特別是在低滲透油藏定向井方面貢獻突出。以長慶油田為例，低滲透油藏定向井井眼軌跡復雜，傳統的有桿泵采油模式在生產過程中桿、油管偏磨現象比較嚴重。導致油井維修期斷，成本高。針對這種問題，長慶油田采用了地面驅動大排量螺桿泵技術，解決了低滲透油藏部分區塊定向油井因結垢或者偏磨等原因頻繁上修的問題。

3.2 連續桿

受到螺桿泵在開、停井的過程中，運轉扭矩大的影響，螺桿泵在運轉時由于偏磨因素的影響容易產生斷裂、脫落現象。連續桿技術的引入在很大程度上解決了這一問題，它在抗拉、抗扭等對抗物理性能方面的表現十分出色，同時自身的重量也會減輕，較少負荷通常在百分之十以上。另外，連續桿中間沒有接箍，表面摩擦系數小，能夠有效的減少活塞效應。井下抽油桿和油管走向比較溫和，沒有很大的偏磨點，比較傳統的方式便捷很多，減少很多作業時間，也能夠有效的減少工人勞動的強度。綜合以上優點，連續桿配套工藝得到了廣泛的應用。

3.3 直驅式螺桿泵

新型的直驅式螺桿泵在傳統機械式基礎上，將皮帶所帶動的機械部分進行了適當的去除，采用了立式空心軸電機直接連接螺桿泵的光桿，電機多采用永磁電機，通過專業的直流無刷控制器進行控制。系統具有結構簡單、效率高、避免斷桿、轉脫等現象的發生。節能效果比較好，綜合節電率在三成以上。

3.4 變頻控制裝置

目前的螺桿泵多采取地參數的開井，待液面相對比較穩定，運轉平穩后進行參數調整，普通的螺桿泵此時就需要進行停井才能夠實現，帶來了許多的生產隱患，降低了開采效率。變頻控制柜可以根據油井工作狀態調整轉速，實現無極的調整，將螺桿泵的轉速和地面情況協調程度做到最好，從而有效的提高泵效果，使得供采在最大可能程度上達到平衡，提高能源利用率，降低了油井故障發生率，從根本上增產節能的目的。

4 結束語

逐步完善螺桿采油技術不應只著眼于螺桿技術本身的優點和劣勢，許多配套工藝的發展和探究能夠擴大螺桿泵的開采使用范圍，對于增產和節能等方面做出的貢獻也十分突出。作為近幾年新興的石油開采工藝，雖然在很多方面相比于傳統的方法有了很大程度的改觀，但受到發展時間和環境制約等方面的約束，若想有更好的發展前景，需要做的探索研究依然很多。螺桿泵采油工藝技術給石油開采業帶來的效益有目共睹，但仍需我們付出更多的努力，幫助螺桿采油工藝向著健康的方面扎實的發展壯大。

參考文獻

[1]吳奇.井下作業監督[M].北京：石油工業出版社，2003.

[2]大港油田集團鉆采工藝研究院.國內外鉆井與采油設備新技術[M].北京：中國石化出版社，2005.