小過盈螺桿泵在聚驅區塊的試驗應用

高艷華（大慶油田有限責任公司第六采油廠）

北北塊一區是投產最早的高濃度聚驅區塊，2011年該區平均采出液濃度達到了610mg/L，螺桿泵共檢泵56井次，檢泵率45.9%，檢泵周期435 d，與全廠聚驅區塊相比檢泵率高6.8個百分點，檢泵周期短170d。因此，對高濃度聚合物驅采出液黏度進行分析，確定其對檢泵的影響，為進行下步措施提供理論依據。

1 采出液黏度的化驗與分析

對高濃度聚驅區塊及普通聚驅區塊進行了現場取樣，取樣后應用旋轉黏度計現場化驗，共完成化驗28口井。其中，北北塊一區19口，平均濃度656mg/L，平均黏度9.9mPa·s；普通聚驅9口，平均濃度387mg/L，平均黏度2.3mPa·s。高濃度聚驅的平均黏度是普通聚驅區塊的4倍左右。

根據化驗結果繪制的黏度與濃度關系曲線表明，隨著采出液濃度的增加，黏度逐漸加大，在相同濃度下，高濃度聚合物驅黏度略大于普通聚合物驅。

2 黏度對螺桿泵井桿柱扭矩的影響

應用螺桿泵驅動桿與采出液摩擦扭矩公式，計算黏度與桿柱扭矩之間的關系[1]。

式中：

Mr——桿柱扭矩，N·m；

μ——井液黏度，mPa·s；

ω——驅動桿旋轉角速度，rad/s；

D——油管內徑，m；

d——驅動桿外徑，m。

圖1 驅動桿摩擦扭矩與黏度的關系

以1口井為例，桿外徑d =28mm，油管內徑D=76mm，在不同轉速條件下，計算螺桿泵桿柱扭矩隨黏度的變化情況，并繪制了驅動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]；二是扭矩增大會使轉子與定子間的摩擦力增大，摩擦產生的熱量會加速定子橡膠的老化，降低定子的使用壽命，容積效率下降，嚴重的還發生轉子抱死和定子脫膠等問題。因此，要降低高濃度采出液對螺桿泵井的影響，應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數據

表2 0.15mm過盈螺桿泵試驗效果

螺桿泵桿柱所受扭矩主要由三部分組成：定轉子過盈產生的初始扭矩、井下泵舉升井筒流體產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量及性質有關，要想減小桿柱所受扭矩，只有減小定轉子過盈產生的扭矩。

3 小過盈螺桿泵試驗

目前，廠應用的螺桿泵過盈主要為0.25～0.3mm。為試驗小過盈螺桿泵對聚驅采出液的適應性，加工了1臺過盈量為0.15 mm的G LB 500-14 型試驗泵，其水力特性試驗數據見表1。

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

根據室內試驗效果確定在高濃度試驗區試驗小過盈螺桿泵，由于室內試驗的舉升液體無法做到與實際井筒內的液體完全相同，合理過盈值只能在現場試驗中摸索。

首先將過盈值減小到0.15 mm，目前已試驗5口井（表2），平均產液增加7t/d，泵效增加15.4個百分點，但電流降低了4 A ，降低了12.9%，相應地扭矩也減小12.9%。

試驗過盈值0.1 mm的螺桿泵井1口，泵型為G LB 800，平均產液增加3t/d，泵效增加25.6個百分點，扭矩降低了14.8%。

試驗過盈值0 mm的螺桿泵井1 口，泵型為G LB 800，平均產液增加5 t/d，泵效增加4.8個百分點，扭矩降低了15.8%。

通過7口小過盈螺桿泵井現場試驗效果可知，應用小過盈螺桿泵，不僅提高了泵效，而且扭矩降低了10%以上。

4 結論

1）根據現場測試結果可知，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，達到了低事故和節能的效果，提高了螺桿泵井在聚驅區塊的適應性。

3）由于試驗的井數較少，不同濃度的合理過盈值還需要進一步摸索。

[1]韓修廷,王秀玲,焦振強.螺桿泵采油原理及應用[M].哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社,1998:203-207.

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