大位移斜井中螺桿泵配套工藝與效果評價

唐倩雯　孟慶鵬

摘 要：目前螺桿泵主要應用在井斜較大的井，同時連續抽油桿在油田的應用解決了以往由于桿柱限制螺桿泵無法深下的弊端，使用螺桿泵配套連續抽油桿可以大幅度降低抽油桿失效頻率，降低抽油桿的工作應力，消除活塞效應，提高泵效，加快施工速度，減少作業減產，同時在節電方面優勢明顯。

關鍵詞：節電；螺桿泵；連續桿；配套

1 螺桿泵配套工藝現狀

1.1 連續抽油桿

抽油桿是有桿抽油設備的重要部件，它將地面驅動裝置的動力傳遞至井下，驅動轉子旋轉，實現抽汲運動。抽油桿的疲勞強度和使用壽命影響了整個螺桿泵采油系統的運轉周期。由于抽油桿材料，加工工藝，工作環境，使用不當和管理不善等因素，造成抽油桿疲勞斷裂或脫扣，嚴重影響整個抽油系統的運轉周期及原油產量，增加維護費用，提高采油成本。 經過多年的探索，抽油桿技術得到了飛速的發展，出現了連續抽油桿，實踐表明，連續抽油桿比普通抽油桿具有更優越的使用性能。

1.2 大幅度降低抽油桿失效頻率

普通抽油桿連接部分〔接箍，螺紋接頭，鍛造部分和鍛造加熱過渡區〕的失效數占總失效數的65%-80%，而連續抽油桿的設計取消了連接件，從而大大減少了抽油桿的失效頻率。

1.3 減少抽油桿與油管的磨損

抽油桿柱和油管摩擦造成的磨擬與相互間的垂直壓力，承壓面積，相接觸的長度和時間有關。連續抽油桿能夠減少磨損 ，是因為它具有一個半徑635m.的圓弧截面，在橫截而上與現有的任何油管都是兩點接觸，而普通抽油桿的接箍則是一點接觸。這樣， 7m長的連續桿與油管就有2m的接觸長度而普通抽油桿接箍與油管的接觸長度僅為100-112mm，兩者的承壓面積之比為150：1。承壓面積的增大使磨損大人減少，尤其是斜井，定向井和水平井，效果更為顯著。

1.4 可降低抽油桿的工作應力

由于連續抽油桿沒有接箍和絲扣并根據每口井的情況設計成錐形，可比同樣長度的普通桿重量輕8%-10%其次在較小的油管中，可以使用比普通抽油桿尺寸更大的連續桿，從而降低抽油桿的應力。如在直徑為62的油管中，只能使用直徑為22.2的普通抽油桿，而采用連續抽油桿時，則可用直徑為25.4的抽油桿。在載荷相同的情況下，連續桿的工作應力可減少23%。

1.5 可消除活塞效應，提高泵效

連續抽油桿沒有接箍，消除了普通抽油桿接箍的活塞效應，使桿柱的下降速度加快，增加泵柱塞的沖程長度，彈性伸長也增加了沖程，因而提高了泵效。

1.6 可減少結蠟

普通抽油桿桿體上結蠟很少，而在接箍周圍由于產生壓力降，隨之而來的氣體析出，使這個區域發生局部冷卻而結蠟，而連續桿沒有接箍，表面噴鍍了涂料，因而減少了結蠟。

1.7 加快施工速度，減少作業減產

每口井所用的為一根連續桿桿柱，利用連續桿作業車，其安裝和提升速度25-30m/min，與普通抽油桿相比，其速度提高3倍以上，減少作業減產。使用連續桿可使螺桿泵井減低運行費用，因為取消了抽油桿接箍，使油井液流阻力大幅下降，尤其是在抽汲重油，和大排量采液的情況下。這使抽油桿和螺桿泵的工作負荷減小，從而可延長它們的工作壽命，使維修費用下降。液流阻力下降同時降低了所需的驅動功率，節約了能源；不僅拓寬了螺桿泵的應用領域，而且為油田生產提供了更加有效的節能、增產手段。

2 螺桿泵使用現狀

以某生產區為例，螺桿泵總井數為19口，生產井17口，使用率為84.2%。其中有12口井采用連續桿工藝，連續桿最大下深1400m，工作井段最大井斜54.90°，原油粘度最高648mpa.s，最大排量螺桿泵為120DT*83泵。螺桿泵井日產液占該區全部油井產液的10.4%；日產油占該生產管理區全部油井產油的12.8%。

3 配套工藝應用

現在使用的螺桿泵光桿結構有：一是內襯管+連續桿配套模式。內襯油管磨損量（0.38）僅為N80油管磨損量（0.62） 61.2%，內襯管對抽油桿保護性能突出。適用于（1）桿管偏磨嚴重、頻繁作業油井；（2）液量100m3以上、油量較高的油井。二是梯形扣桿+扶正配套模式適用于桿管更換量少液量、油量較少的井。另外，在配套工藝方面，通過我們實踐中的不斷優化，形成了幾個關鍵技術：①單頭螺桿泵改進為雙頭螺桿泵，②光桿從實心桿到空心桿又到現在的連續桿；③采用管柱錨定和油氣預分離技術，④采用軟啟停和變頻控制技術，將光桿從實心桿換為空心桿又到現在的連續桿；光桿技術的改進，大大減少了由于油井光桿斷裂的發生。桿柱優化扶正技術.針對桿柱運動慣性、管柱彎曲，為了防住桿管磨損，研制了短接式抽油扶正器、卡裝式抽油扶正器、優化扶正器布置方法，實現抽油桿的合理扶正，延長了桿管的使用壽命。軟啟停無極調參技術.保證螺桿泵系統在較低的扭矩下啟停，避免全球啟動對抽油桿、齒輪、皮帶的損害。在較寬的范圍內調整生產參數，滿足油井供排協調的需要。變頻無級調速，實現軟啟、軟停無級調速，達到油井并排協調。偏心測試技術. 研制了偏心測試驅動裝置，和偏心測試管柱，配套了柔性井下測試儀及工具，實現了螺桿泵井井下剖面測試（壓力、產液、含水、密度、溫度等）。螺桿泵系統性能檢測技術. 針對產品質量和規范管理，建立螺桿泵水力特性、驅動裝置、抽油桿十個相關標準保證產品質量穩定，規范管理。采用管柱錨定和油氣預分離以及井口環空定壓放氣技術，保證了機組和油井工作的穩定。

4 螺桿泵與電泵經濟效益分析對比

4.1 單井螺桿泵與電泵作業費用對比

目前，螺桿泵主要應用在井斜較大的井，井斜較大的井如果下入電泵在機組下井過程中存在以下問題：1）在機組起下過程中可能造成機械損傷，從而影響機組壽命；2）在機組起下過程中可能造成機組卡阻在套管內，發生安全事故；3）該井整個造斜段狗腿度均較大，容易造成電纜損傷；如采用連續桿配螺桿泵，既減少了應力，又不容易疲勞和扭斷，還能克服由于拐點大，螺桿泵運轉電流增大，很難正常運轉的情況。另外，應用連續桿驅動，泵上可以全部應用62mm油管，替代70、95大泵的泵上76mm油管，每米節約投入22元，按每口井1150米計算，單井少投入2.53萬元。

4.2 螺桿泵舉升工藝增加投入分析

螺桿泵地下和地面部分合計費用為7.5萬元，比普通泵（按7000元計算）增加6.8萬元；連續桿按1150米計算投入為5.98萬元，比高強桿多1.15萬元，合計增加投入為7.95萬。

參考文獻

1. 王冰. 螺桿泵采油井桿柱斷脫原因分析及防治對策[J]. 中國石油和化工標準與質量. 2011（04）

2. 張志超，黃志明，吳永峰. 螺桿泵井下結構的改進[J]. 石油工業技術監督. 2011（06）