螺桿泵采油管理方法與優化策略研究

錢澤

摘要：應用的螺桿泵采油工藝技術具有成本較為低廉的優勢，但是該項技術在國內尚處于初步發展階段，因此相關技術掌握情況并不十分理想。如何在此種環境背景下，探索出更加高效合理的發展策略，成為了相關領域工作人員的工作重點之一。本文進一步探究了螺桿泵采油工藝技術的優化策略，旨在為關注這一領域的人士提供一些參考意見。

關鍵詞：螺桿泵;采油原理;管理方法

螺桿泵采油與抽油機采油相比，具有投資低、能耗低、適應性強、井場占地小、地面設備好維護的優點。杏某油田應用螺桿泵采油試驗處于起步階段，。小排量螺桿泵采油井投產以來，通過兩年的實踐與認識，在泵筒維護和參數調控上有了更新的認識和管理方法。

1.螺桿泵采油系統的組成及原理

1.1螺桿泵采油系統的組成

地面驅動井下單螺桿泵采油系統（簡稱螺桿泵采油系統）由四部分組成。（1）電控部分：包括電控箱和電纜。（2）地面驅動部分：包括驅動電機、井口動密封、方卡等。（3）井下泵部分：包括螺桿泵定子和轉子。（4）配套工具部分：包括專用井口、光桿、抽油桿扶正器、油管扶正器、抽油桿防倒轉裝置、油管防脫裝置、篩管等。

1.2螺桿泵工作原理

轉子與定子密切配合形成一系列的封閉腔和空腔，當轉子轉動時，封閉腔沿軸向由吸入端向排出端運移，在排出端消失。同時吸入端形成新的封閉腔，其中空腔內所盛滿的液體也就隨著封閉腔的運移由吸入端推擠到排出端。這種封閉腔和空腔的不斷形成、運移、消失，起到泵送液體并將液體排出井口的作用。螺桿泵將機械能轉變為液體能，從而實現油液的有效舉升。

2.螺桿泵的管理方法

2.1泵筒維護方式及周期的確定

螺桿泵采油井泵筒維護主要有以下幾種方法，一是將轉子提出定子洗井。對于小排量螺桿泵，若洗井液排量大，螺桿泵易脫扣;洗井液排量小，溫度達不到熔蠟溫度。在這種情況下，應將轉子從定子中提出，在油套環空注入熱水進行清蠟洗井。洗后，再將轉子下入定子恢復正常抽油。這種方法需要使用吊車設備，費用較高。二是常規循環熱洗。對于大排量螺桿泵，可從油套環空注入熱水，螺桿泵正常運轉，邊抽邊洗。熱水溫度應逐步提高，開始時溫度不應太高（60℃左右為宜），否則，油管上部的熔化蠟塊沉到井底堵塞油流。另外，注入熱水排量不應大于泵的理論排量，否則，注入液驅動螺桿泵運轉使抽油桿脫扣。因該方法熱洗排量受泵的排量限制，熱洗排量小，熱水循環慢，熱洗時間長，所以對小排量泵不適合。三是加清防蠟劑。由于使用初期對定子橡膠耐腐性不夠了解，因此沒有采用加清防蠟劑方式進行泵筒維護。結合利弊我們沒有直接采取上述三種方法，而是經過認真分析和現場試驗，找到了更適合小排量螺桿泵泵筒維護方法。

2.2螺桿泵工況分析及參數優化

螺桿泵作為一種新興的人工舉升方式，經過近幾年的發展和完善，取得了較大的進步。但是，測試診斷技術的相對滯后對螺桿泵舉升工藝的制約程度日益明顯。由于測試診斷技術不夠完善，以至不能及時發現螺桿泵井的故障及不合理工況，部分螺桿泵井帶病運行，嚴重影響了螺桿泵舉升工藝的整體應用效果。因此對螺桿泵各項參數的監控以及設定合理的參數值對螺桿泵井正常運轉起著至關重要的作用。

2.3完善螺桿泵采油配套技術

2.3.1做好螺桿泵管柱、桿柱防脫扶正技術

由于螺桿泵的轉子在定子內順時針轉動，工作負載直接表現為扭矩，轉子扭矩作用在定子上，定子扭矩會使上部的正扣油管倒扣造成管柱脫扣，所以螺桿泵井的管柱必須實施防脫措施。我們采取的措施是在泵下的第一根油管下入支撐卡瓦使其牢靠的固定在套管壁上，在定子上接頭處安裝一個油管橡膠扶正器。抽油桿防脫扶正技術采用插接式抽油桿，每根抽油桿都澆鑄有扶正器，扶正器實現了軸向定位。

2.3.2螺桿泵作業現場分析

兩年共進行螺桿泵檢泵3口井4井次，現場問題大部分為桿脫，從現場來看，作業的3口井都是同一原因擼扣，所謂擼扣就是抽油桿螺紋牙被剪切而失效的現象。造成抽油桿擼扣的原因很多，主要有以下幾方面原因。（1）原油中的腐蝕性介質與抽油桿螺紋接觸后，對螺紋表面產生腐蝕性作用，使螺紋抗剪切能力下降。（2）螺紋尺寸不規范，連接后螺紋間隙過大，使得實際受剪切面減小。（3）抽油桿螺紋某處局部變形，在旋合過程中對與其接觸的螺紋造成損傷，使螺紋失去了原有的承載性能。根據現場對抽油桿的檢查，抽油桿螺紋處沒有腐蝕及變形現象，我們分析認為是螺紋尺寸不規范、抽油桿材質的強度不夠。

3.螺桿泵采油工藝技術的優化策略

3.1構建完整的螺桿泵采油工藝技術管理體系

針對在實際的原油開采環節當中，應用螺桿泵采油工藝技術可能存在的各類問題，筆者得出，在將該項新的技術和設備全面引入到國內的原油開采環節當中時，需要構建更加完整的螺桿泵采油工藝技術應用和管理體系，通過統一的制度和體系，提升對該項技術以及設備在應用過程中的管理能力，提升了螺桿泵采油工藝技術在國內石油開采領域的普及和應用效果，并在實際的工作過程中，發揮出最大的應用優勢，推動該行業系統化和規范化發展。

3.2優化螺桿泵采油工藝技術研發設計方案

據相關領域的調查和研究結果顯示，目前國內原油開采領域當中應用的螺桿泵采油設備大部分均為單級螺桿泵，此種型號的螺桿泵設備在實際的應用環節中會受到排量方面的限制，進而使石油開采的工作效率大大降低。針對這一問題，我國某地區的石油開采工作團隊通過與當地的科學研究機構相互配合，研究和設計出了新型的多頭螺桿泵設備，在保證螺桿泵的體積不會產生嚴重變化的情況下，促使其性能得到進一步的優化。與此同時，當地工程團隊還重點研究了潛油螺桿泵的使用和整修相關問題，針對該項設備的實際檢修周期較長等方面的問題。經過研發和設計，在當地科學研究機構的支持和幫助下，原油開采部門在一定程度上降低了原本設備當中抽油桿斷裂情況發生的概率，有效提升了設備的質量，為提升工作效率作出了積極支持。

3.3選擇配套的螺桿泵采油工藝抽油桿設備

除了在制度和設計環節進行全面改革之外，對于螺桿泵采油設備的零配件進行合理篩選和使用，同樣也能在一定程度上增強原油開采工作的有效性，從而不斷擴大原油開采行業整體的經濟效益和社會效益。例如，我國某地區的原油開采團隊在實際的工作環節當中，始終保持對設備使用頻率和使用效率的關注。為了在現有的基礎上，進一步提升工作效率，當地采油團隊對抽油桿進行了優化，此種方法有效避免了原本設備當中摩擦焊接時的空心抽油桿以及普通的實心抽油桿使用過程中容易出現的問題，降低了防脫鉤的可能性，提升了扭轉強度和剛度，有效防止了原油開采環節中可能出現的抽油桿脫鉤或者斷裂的情況。當地工程團隊采用了鐓鍛式的空心抽油桿和防脫鉤的實心抽油桿，使螺桿泵采油設備的整體性能得到了提升，達到了安全系數2.0的標準。

4.結論與認識

（1）根據對螺桿泵現場資料的錄取與試驗分析，設定螺桿泵的熱洗參數。

（2）根據螺桿泵工況分析表和轉速與沉沒度的時間關系曲線圖，進行判斷螺桿泵工況及制定合理轉速。

（3）目前造成螺桿泵井免修期短的主要原因，從作業現場分析來看，是螺桿泵桿柱擼扣，且擼扣的原因我們認為是螺紋尺寸不規范、抽油桿材質的強度不夠。

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