小過盈螺桿泵在聚驅(qū)區(qū)塊的試驗(yàn)應(yīng)用

高艷華（大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠）

北北塊一區(qū)是投產(chǎn)最早的高濃度聚驅(qū)區(qū)塊，2011年該區(qū)平均采出液濃度達(dá)到了610mg/L，螺桿泵共檢泵56井次，檢泵率45.9%，檢泵周期435 d，與全廠聚驅(qū)區(qū)塊相比檢泵率高6.8個(gè)百分點(diǎn)，檢泵周期短170d。因此，對(duì)高濃度聚合物驅(qū)采出液黏度進(jìn)行分析，確定其對(duì)檢泵的影響，為進(jìn)行下步措施提供理論依據(jù)。

1 采出液黏度的化驗(yàn)與分析

對(duì)高濃度聚驅(qū)區(qū)塊及普通聚驅(qū)區(qū)塊進(jìn)行了現(xiàn)場取樣，取樣后應(yīng)用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)現(xiàn)場化驗(yàn)，共完成化驗(yàn)28口井。其中，北北塊一區(qū)19口，平均濃度656mg/L，平均黏度9.9mPa·s；普通聚驅(qū)9口，平均濃度387mg/L，平均黏度2.3mPa·s。高濃度聚驅(qū)的平均黏度是普通聚驅(qū)區(qū)塊的4倍左右。

根據(jù)化驗(yàn)結(jié)果繪制的黏度與濃度關(guān)系曲線表明，隨著采出液濃度的增加，黏度逐漸加大，在相同濃度下，高濃度聚合物驅(qū)黏度略大于普通聚合物驅(qū)。

2 黏度對(duì)螺桿泵井桿柱扭矩的影響

應(yīng)用螺桿泵驅(qū)動(dòng)桿與采出液摩擦扭矩公式，計(jì)算黏度與桿柱扭矩之間的關(guān)系[1]。

式中：

Mr——桿柱扭矩，N·m；

μ——井液黏度，mPa·s；

ω——驅(qū)動(dòng)桿旋轉(zhuǎn)角速度，rad/s；

D——油管內(nèi)徑，m；

d——驅(qū)動(dòng)桿外徑，m。

圖1 驅(qū)動(dòng)桿摩擦扭矩與黏度的關(guān)系

以1口井為例，桿外徑d =28mm，油管內(nèi)徑D=76mm，在不同轉(zhuǎn)速條件下，計(jì)算螺桿泵桿柱扭矩隨黏度的變化情況，并繪制了驅(qū)動(dòng)桿扭矩隨黏度的變化曲線（圖1）。由圖1可知，隨著液體黏度的增加，桿液摩擦扭矩增大。黏度增大后，一是造成桿柱受力增加，桿斷概率增大[2]；二是扭矩增大會(huì)使轉(zhuǎn)子與定子間的摩擦力增大，摩擦產(chǎn)生的熱量會(huì)加速定子橡膠的老化，降低定子的使用壽命，容積效率下降，嚴(yán)重的還發(fā)生轉(zhuǎn)子抱死和定子脫膠等問題。因此，要降低高濃度采出液對(duì)螺桿泵井的影響，應(yīng)降低螺桿泵桿柱所受的扭矩。

表1 GLB500-14型螺桿泵水力特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 0.15mm過盈螺桿泵試驗(yàn)效果

螺桿泵桿柱所受扭矩主要由三部分組成：定轉(zhuǎn)子過盈產(chǎn)生的初始扭矩、井下泵舉升井筒流體產(chǎn)生的有功扭矩和桿液摩擦扭矩。其中，有功扭矩和摩擦扭矩與舉升液體的數(shù)量及性質(zhì)有關(guān)，要想減小桿柱所受扭矩，只有減小定轉(zhuǎn)子過盈產(chǎn)生的扭矩。

3 小過盈螺桿泵試驗(yàn)

目前，廠應(yīng)用的螺桿泵過盈主要為0.25～0.3mm。為試驗(yàn)小過盈螺桿泵對(duì)聚驅(qū)采出液的適應(yīng)性，加工了1臺(tái)過盈量為0.15 mm的G LB 500-14 型試驗(yàn)泵，其水力特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

將該泵與廠應(yīng)用的過盈量為0.3mm的同泵型的螺桿泵相比可以發(fā)現(xiàn)，在舉升壓力為6M Pa時(shí)，該泵在保證較高容積效率（79% ）和總效率（72.5%）的同時(shí)，扭矩降低了74 N·m。由水力特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，過盈量減小可以降低定子與轉(zhuǎn)子間的摩擦扭矩，改善泵的工作狀況。

根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)效果確定在高濃度試驗(yàn)區(qū)試驗(yàn)小過盈螺桿泵，由于室內(nèi)試驗(yàn)的舉升液體無法做到與實(shí)際井筒內(nèi)的液體完全相同，合理過盈值只能在現(xiàn)場試驗(yàn)中摸索。

首先將過盈值減小到0.15 mm，目前已試驗(yàn)5口井（表2），平均產(chǎn)液增加7t/d，泵效增加15.4個(gè)百分點(diǎn)，但電流降低了4 A ，降低了12.9%，相應(yīng)地扭矩也減小12.9%。

試驗(yàn)過盈值0.1 mm的螺桿泵井1口，泵型為G LB 800，平均產(chǎn)液增加3t/d，泵效增加25.6個(gè)百分點(diǎn)，扭矩降低了14.8%。

試驗(yàn)過盈值0 mm的螺桿泵井1 口，泵型為G LB 800，平均產(chǎn)液增加5 t/d，泵效增加4.8個(gè)百分點(diǎn)，扭矩降低了15.8%。

通過7口小過盈螺桿泵井現(xiàn)場試驗(yàn)效果可知，應(yīng)用小過盈螺桿泵，不僅提高了泵效，而且扭矩降低了10%以上。

4 結(jié)論

1）根據(jù)現(xiàn)場測(cè)試結(jié)果可知，隨著采出液濃度的增加，黏度逐漸加大，桿液摩擦扭矩增大。扭矩增大后導(dǎo)致偏磨、桿斷概率增加，定子的使用壽命降低，容積效率下降。

2）小過盈螺桿泵在提高泵效的前提下，扭矩降低了10%以上，達(dá)到了低事故和節(jié)能的效果，提高了螺桿泵井在聚驅(qū)區(qū)塊的適應(yīng)性。

3）由于試驗(yàn)的井?dāng)?shù)較少，不同濃度的合理過盈值還需要進(jìn)一步摸索。

[1]韓修廷,王秀玲,焦振強(qiáng).螺桿泵采油原理及應(yīng)用[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1998:203-207.

[2]鄒艷霞.采油工藝技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006:167-177.