采油螺桿泵研發(fā)新進展

魏會軍

摘要：螺桿泵是—種新型機械采油裝置，它融合了柱塞泵和離心泵的優(yōu)點，無閥、運動件少、流道簡單、過流面積大、油流擾動小，具有較高的系統(tǒng)效率。因此，螺桿泵在采油工作中日益受到重視，本文主要研究螺桿泵的發(fā)展歷程、情況、以及對其技術進行簡要探析。

概述

螺桿泵是開采稠油和含砂原油的一種很好手段，其容積效率隨原油粘度升高而升高，不像離心泵那樣隨原油粘度升高泵效急劇下降。在開采高粘度、高含砂和含氣量較大的原油時，同其它采油方式相比具有靈活可靠、抗磨蝕及容積效率高等特點，隨著合成橡膠和粘結技術的發(fā)展，使螺桿泵也成為稠油出砂冷采、聚合物驅油的油田主要的人工舉升方式。目前，使用較多的是地面驅動抽油桿傳動螺桿泵，井下電機驅動螺桿泵在近幾年發(fā)展較快，在國外和海上油田使用數(shù)量逐漸增多。同時，由于螺桿泵的優(yōu)良特性，使其在我國采油工作中擔負起了主要機械動力。

1.采油螺桿泵的研發(fā)進展

1.1.等壁厚定子螺桿泵

螺桿泵被加拿大引進之后，在此基礎上研制出一種等壁厚定子螺桿泵，在磨蝕和高壓條件下，使用壽命和常規(guī)螺桿泵相同。等壁厚螺桿泵比原螺桿泵更具有優(yōu)越性，主要體現(xiàn)在：泵體短、扭矩小、易于洗井；散熱效率提高；橡膠溶脹、熱脹均勻；單級泵壓差增大，泵長度縮短，扭矩和功率減小；適應范圍更廣；結構更加優(yōu)化；轉子不需拋光；泵體質量更輕；為洗井和壓力監(jiān)測提供了通道。

1.2.合成材料螺桿泵

合成材料螺桿泵是由美國研發(fā)而成的，其定子耐磨性高于鋼鐵，加入了減少摩擦的試劑，加工精度更高；轉子表面覆蓋一層聚氨酯，抗磨蝕性強，力學性能更好，適應流體和烴的范圍廣，同時采用等壁厚結構，提高系統(tǒng)效率。

1.3.空心轉子螺桿泵

空心轉子螺桿泵與實心轉子螺桿泵相比，可實現(xiàn)大排量快速熱洗清蠟并且防止抽油桿脫扣。空心轉子螺桿泵基本解決了小排量螺桿泵井的熱洗清蠟和由于上頂力導致的桿柱脫扣問題，經(jīng)濟效益十分客觀。

1.4.多頭大排量螺桿泵

隨著油田進入高含水后期開采階段，大排量井數(shù)量逐年增加，但是，目前成熟的螺桿泵采油技術的排量范圍只適應排量在5～150m3/d的油井，為此，研制了大排量螺桿泵。與單頭大排量桿泵相比，這種泵排量大幅增加，并且偏心距減小，改善了螺桿泵定子橡膠厚薄不均的程度，延長定子使用壽命。

2.我國采油螺桿泵的特性以及局限性

2.1.采油螺桿泵的特性

采油螺桿泵之所以受到諸多采油企業(yè)的厚愛，首要原因就是因為它價格相對較低，節(jié)省一次投資，螺桿泵與電動潛油泵、水力活塞泵和游梁式抽油機相比，由于其結構簡單，所以價格低同時，由于螺桿泵是螺旋抽油的容積泵，流量無脈動，軸向流動連續(xù)，流速穩(wěn)定。因此它與游粱式抽油機相比，沒有液柱和機械傳動的慣性損失。泵容積效率可達90%，它是現(xiàn)有機械采油設備中能耗最小，效率較高的機種之一，不僅能節(jié)省能源還可以縮短管理費用；采油螺桿泵結構簡單，安裝方便，可直接座在井口套管四通上，占地面積小，除原井口外幾乎不另占面積，可以很方便的罩上一個防盜井口房；從功效上來說，采油螺桿泵可以更好的舉升稠油，適應粘度范圍廣，通常情況下，螺桿泵適合于粘度為8000mpas（50c）以下的各種含原油流體，因此多數(shù)稠油井都可運用；它還能很好的運用到高含砂井中，理論上看，螺桿泵可輸送含砂量達80%的砂漿。在原油含砂量高，最大含砂量達40%的情況下螺桿泵可正常生產(chǎn)，在高含砂井中螺桿泵不會氣瑣，故較適合于油氣混輸，但井下泵入口的游離氣會占據(jù)一定的泵容積；采油螺桿泵可以允許井口有較高的回壓，在保證正常抽油生產(chǎn)情況下，井口回壓可控制在1.5Mpa以內或更高，因此對邊遠井集輸很有利；它能適應于海上油田叢式井組和水平井，螺桿泵可下在斜直井段，而且設備占地面積較小，因此適合于海上油田叢式井組甚至水平井的采油井使用，我國通過長時間對采油螺桿泵的使用和研發(fā)，使采油螺桿泵具備了很多優(yōu)秀特性，因此，被廣泛運用于采油工程中。

2.2.采油螺桿泵的局限性

采油螺桿泵雖然有很多優(yōu)秀特性，但是任何事物都有兩方面，不可能完美無缺，因此我們也不能忽視采油螺桿泵的一些缺陷性：首先，采油螺桿泵最大的缺陷性就是定子很容易損壞，這也是很多國家在研發(fā)采油螺桿泵時首先從定子上入手的原因，因為若定子壽命短，則檢泵次數(shù)多，并且定子的限橡膠不適合在注蒸汽井應用；其次，每次檢泵必須起下管柱，增加了檢泵費用；再次，泵需要流體潤滑，如果泵只靠極低粘度的液體潤滑而工作，則泵過熱將會引起定子彈性體老化，甚至燒毀；最后，采油螺桿泵與有桿泵比較總壓頭較小。

3.對采油螺桿泵的研發(fā)建議

3.1.探索新型螺桿泵

為解決小排量井熱洗清蠟困難、中排量井桿柱頻繁脫落、三元復合驅井結垢等難題，主要研究開發(fā)金屬定子螺桿泵、合成材料螺桿泵、插入式螺桿泵、多吸入口螺桿泵和多頭大排量螺桿泵。

3.2.螺桿泵結構參數(shù)的優(yōu)選

主要研究螺桿泵定子在不同壓力、轉速、流量等條件下的受力狀態(tài)和變形規(guī)律，以及材料對變形規(guī)律、使用壽命的影響：螺桿泵轉子在不同壓力、轉速、流量等條件下的受力狀態(tài)和變形規(guī)律，以及材料對變形規(guī)律、使用壽命的影響：使定、轉子具有良好的力學性能及較好的工作性能。結構參數(shù)的好壞會影響泵的排量和密封性能，也會影響定子襯套的工作壽命。

4.結束語

綜上所述，采油螺桿泵作為采油工程的主要機械動力，其重要性不言而喻。因此，我們在學習西方先進技術的同時，也不能落于人后，在穩(wěn)定采油螺桿泵優(yōu)秀屬性的基礎上多起缺陷性進行改良，積極創(chuàng)新，完善采油螺桿泵的各項功能，使它更好的服務于采油工作。

參考文獻：

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