空心轉(zhuǎn)子螺桿泵洗井工藝技術(shù)*

付亞榮 李小永 姚慶童 于新衛(wèi) 謝榮捷 宋賈利 張延彬

引言

自阿基米德發(fā)明螺桿泵以來(lái)，螺桿泵技術(shù)工藝不斷地改進(jìn)和完善[1]。螺桿泵采油技術(shù)以一次性投資少、能耗低等優(yōu)勢(shì)在油田應(yīng)用的規(guī)模逐年擴(kuò)大[2]，特別是周廣厚[3]提出螺桿泵開(kāi)采重油理論后，在稠油開(kāi)采領(lǐng)域也得到了發(fā)展。螺桿泵轉(zhuǎn)子與定子間形成一個(gè)個(gè)互不連通的封閉腔室，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，封閉空腔沿軸線方向由吸入端向排出端方向運(yùn)移。封閉腔在排出端消失，空腔內(nèi)的原油也就隨之由吸入端均勻地?cái)D到排出端；同時(shí)，又在吸入端重新形成新的低壓空腔將原油吸入。這樣，封閉空腔不斷地形成、運(yùn)移和消失，原油便不斷地充滿、擠壓和排出，從而把井中的原油不斷地吸入，通過(guò)油管舉升到井口。實(shí)際使用時(shí)井下也不需要安裝泄油裝置，因?yàn)槁輻U泵轉(zhuǎn)子一旦脫離泵筒，油套管之間便相互連通，起到了泄油的作用。螺桿泵具有連續(xù)而穩(wěn)定的壓力“窗口”而成為稠油冷采舉升設(shè)備在國(guó)內(nèi)外有過(guò)許多成功的報(bào)道。但在生產(chǎn)過(guò)程中，停電不可避免地發(fā)生，油井需要洗井恢復(fù)，這時(shí)需要用吊車將轉(zhuǎn)子提出定子工作筒才能完成熱洗，但存在很大的安全隱患。同時(shí)，因抽油桿疲勞發(fā)生斷脫后，在修井作業(yè)時(shí)，因轉(zhuǎn)子不能提出定子工作筒而無(wú)法洗井，造成作業(yè)時(shí)原油泄漏到地面，給回收工作帶來(lái)很大困難。

1 空心轉(zhuǎn)子螺桿泵洗井工作原理

在錨定好的螺桿泵洗井管柱中從井口自上而下地順序下入空心螺桿泵轉(zhuǎn)子（圖1）、空心螺桿泵洗井單流閥（圖2）、實(shí)心抽油桿；空心螺桿泵轉(zhuǎn)子、空心螺桿泵洗井單流閥、實(shí)心抽油桿依靠絲扣連接方式連接。螺桿泵采油井正常生產(chǎn)時(shí)，空心螺桿泵洗井單流閥處于關(guān)閉狀態(tài)，地面驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)抽油桿、空心轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，原油從螺桿泵的進(jìn)液口采出。洗井時(shí)，當(dāng)泵車壓力達(dá)到5～7MPa時(shí)，空心螺桿泵洗井單流閥打開(kāi)[4]，洗井介質(zhì)從油套環(huán)空進(jìn)入，經(jīng)螺桿泵空心轉(zhuǎn)子、單流閥從油管與實(shí)心抽油桿之間的環(huán)空、油管懸掛器與實(shí)心抽油桿環(huán)空返出；洗井結(jié)束后，單流閥內(nèi)的彈簧推動(dòng)活塞將單流閥關(guān)閉。

圖1 空心轉(zhuǎn)子與單流閥轉(zhuǎn)接方式

圖2 空心螺桿泵洗井單流閥

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

空心轉(zhuǎn)子螺桿泵洗井工藝使用200余井次。現(xiàn)場(chǎng)上，將蒸氣洗井車上的135～150℃的水蒸氣從與蒸氣洗井車上的管線相連接一側(cè)的套管閥門注入油管與套管之間的環(huán)空，水蒸氣經(jīng)油管懸掛器與套管之間的環(huán)空、油管與套管之間的環(huán)空、喇叭口、尾管、油管錨、油管短節(jié)、空心螺桿泵轉(zhuǎn)子、空心螺桿泵洗井單流閥、油管與實(shí)心抽油桿環(huán)空、油管懸掛器與實(shí)心抽油桿環(huán)空返至采油樹(shù)井口，經(jīng)集油管線輸送到計(jì)量站；壓力控制在5.0MPa以內(nèi)；當(dāng)壓力超過(guò)5.0MPa時(shí)，停止注入。如此反復(fù)，當(dāng)水蒸氣從井口返出后，繼續(xù)注15～20min，然后將水蒸氣降至105±5℃，繼續(xù)洗井，壓力控制在10.0 MPa以內(nèi)，直到井口返出清水為止。洗井后，單流閥正常關(guān)閉，正打壓無(wú)漏失，克服了螺桿泵洗井需要將轉(zhuǎn)子提出定子工作筒和抽油桿斷脫后不能洗井的弊端。

典型井例：澤70-84井下入空心轉(zhuǎn)子螺桿泵，啟抽正常生產(chǎn)扭矩150～180Nm，因生產(chǎn)過(guò)程中停電5h后，啟抽扭矩增加至450～570Nm。采用空心轉(zhuǎn)子螺桿泵洗井工藝反洗井后，扭矩降至145～160Nm。

與實(shí)心螺桿泵轉(zhuǎn)子對(duì)比，空心轉(zhuǎn)子螺桿泵洗井工藝對(duì)延長(zhǎng)檢泵周期起到了舉足輕重的作用，平均單井直接節(jié)約成本46萬(wàn)元以上，同時(shí)避免了環(huán)境污染。

3 結(jié)論

1）空心轉(zhuǎn)子螺桿泵洗井工藝與現(xiàn)有地面驅(qū)動(dòng)裝置配套使用，成本增加500元左右，不增加作業(yè)工序，現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用方便。

2）不需要吊車配合，實(shí)現(xiàn)了螺桿泵洗井工藝的重大突破。

3）有效地解決了故障停井的恢復(fù)和檢泵作業(yè)的污染問(wèn)題，提高了單井有效時(shí)率和原油產(chǎn)量。

[1]付亞榮,馬永忠,呂德福,等.螺桿泵工作壽命的加性噪聲預(yù)測(cè)[J].鉆采工藝,1999,22(2):80.

[2]操建平,孟慶昆,高圣平,等.等壁厚螺桿泵采油技術(shù)[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新,2012,25（1）:48-49.

[3]付亞榮.螺桿泵配套工藝技術(shù)在稠油開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J].大慶石油地質(zhì)與開(kāi)發(fā),2000,19（6）:38-40.

[4]陸永平,彭晨程,劉建,等.螺桿泵洗井裝置在青海油田的研制及應(yīng)用[J].青海石油,2012,30（2）:60-61.