螺桿泵采油技術(shù)在稠油的應(yīng)用

摘 要：本文從螺桿泵采油工作原理、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)特點(diǎn)以及應(yīng)用范圍四個(gè)方面分析了螺桿泵采油技術(shù)，得出螺桿泵采油技術(shù)成為稠油重水淹區(qū)進(jìn)行高效開發(fā)的另一種新途徑。

關(guān)鍵詞：螺桿泵;工作原理;系統(tǒng)組成;特點(diǎn);應(yīng)用范圍

前言

螺桿泵采油系統(tǒng)作為一種重要的機(jī)械采油工藝，具有投資少、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、節(jié)能效果明顯、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在油田生產(chǎn)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。××油田自1999年開始推廣應(yīng)用螺桿泵采油系統(tǒng)，逐步的將其做為一種節(jié)能型舉升設(shè)備在稀油油藏大面積應(yīng)用，自2004年開始，逐步改變觀念，探索螺桿泵采油系統(tǒng)在稠油高含水區(qū)塊的應(yīng)用，增油降水的效果十分明顯，現(xiàn)已成為稠油重水淹區(qū)進(jìn)行高效開發(fā)的另一種新途徑。

1螺桿泵采油工作原理

螺桿泵采油的主要的工作原理（圖1）為外動(dòng)力驅(qū)動(dòng)桿柱產(chǎn)生順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)井下的螺桿泵中的轉(zhuǎn)子在定子橡膠襯套中運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí)，吸入端形成密封腔，沿軸向向排出端移動(dòng)，油液在吸入端壓差的作用下進(jìn)入密封腔隨之上移，被從吸入端推擠到排出端，密封腔的不斷形成、上移和消失，將油、砂、水等介質(zhì)一同舉升到地面。

2螺桿泵采油系統(tǒng)組成

目前，某油田在用的螺桿泵主要以地面驅(qū)動(dòng)單螺桿泵采油系統(tǒng)為主（以下簡稱螺桿泵采油系統(tǒng)），該系統(tǒng)由四部分組成（圖2）：

①電控部分：包括電控箱和電纜;

②地面驅(qū)動(dòng)部分：包括減速箱和驅(qū)動(dòng)電機(jī)、井口動(dòng)密封、支撐架、方卡等;

③井下部分：驅(qū)動(dòng)桿、螺桿泵定子、轉(zhuǎn)子;

④配套工具部分：包括專用井口、光桿、桿扶正器、管扶正器、錨定器等。

3螺桿泵采油系統(tǒng)特點(diǎn)及應(yīng)用

螺桿泵采油系統(tǒng)主要的技術(shù)特點(diǎn)如下：

① 一次性投資小。與電動(dòng)潛油泵、水力活塞泵和游梁式（鏈條式）抽油機(jī)相比，螺桿泵的一次性投資最低。

② 能耗低。由于螺桿泵工作時(shí)負(fù)載穩(wěn)定，機(jī)械損失小，泵效可達(dá)70%，系統(tǒng)效率高，是目前能耗最低的機(jī)械采油方式。

③ 噪音低，安全環(huán)保。

④ 占地面積小。螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡單，位于井口之上，占地很少。

⑤ 管理方便。螺桿泵地面驅(qū)動(dòng)裝置可動(dòng)件主要為皮帶、動(dòng)密封、減速箱，十分便于巡檢，管理工作量少，同時(shí)其體積小、安裝維護(hù)方便，日常維護(hù)費(fèi)用低。

⑥ 適應(yīng)性強(qiáng)。螺桿泵為容積式泵，對稠、砂、蠟、氣的敏感性低，對吸入口粘度低于10000 mPa·s的稠油井、高含砂井、高含氣井均可正常生產(chǎn)。

⑦ 出液平穩(wěn)。由于螺桿泵只做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，吸入端以恒定流連續(xù)進(jìn)液，避免了常規(guī)抽油泵的脈動(dòng)干擾，有利于抑制地層出砂，在高流度比兩相流中有利于減少水相對油相的侵?jǐn)_，起到降低出水量的作用。

4開展了稠油螺桿泵冷采機(jī)理研究

通過對螺桿泵冷采機(jī)理的研究，得到如下幾點(diǎn)重要的認(rèn)識：

4.1稠油由于具有非牛頓流體性質(zhì)，具有異常粘度。

4.2桿泵均勻的抽吸運(yùn)動(dòng)，避免了稠油網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的間歇啟停，使稠油形成連續(xù)油帶減少了水的產(chǎn)出。

4.3在螺桿泵較小的生產(chǎn)壓差的條件下，稠油油藏本身的油水高流度比得到緩解，使得產(chǎn)水減少，產(chǎn)油增加。

4.4稠油油藏具有啟動(dòng)壓力梯度，啟動(dòng)壓力梯度隨滲透率的增加而降低，隨原油粘度的增加，啟動(dòng)壓力梯度大幅增加。

5拓展螺桿泵采油技術(shù)，擴(kuò)大螺桿泵應(yīng)用范圍。

目前某油田除了大規(guī)模實(shí)施常規(guī)螺桿泵采油系統(tǒng)外，還積極開展了特種螺桿泵的試驗(yàn)和研究，擴(kuò)大了螺桿泵的應(yīng)用范圍。

5.1電加熱螺桿泵采油工藝

電加熱螺桿泵采油工藝集螺桿泵、電加熱裝置于一體，既可發(fā)揮螺桿泵節(jié)能舉升易管理的特點(diǎn)，又可通過加熱電纜對稠油全程均勻加熱，改善稠油流動(dòng)性和采油機(jī)件工況，延長使用壽命，保證油井正常生產(chǎn)，宜于推廣應(yīng)用。該系統(tǒng)采用集膚原理，將電能轉(zhuǎn)化為熱能，使整體空心抽油桿產(chǎn)生趨膚熱，將油管內(nèi)原油全程加熱，降低原油粘度，防止油管結(jié)蠟，減輕螺桿泵負(fù)荷和抽油桿的扭力，保障“三高”油田的正常開采。

5.2負(fù)壓采油螺桿泵

由于受邊底水的影響，部分油井在實(shí)施螺桿泵之前或者實(shí)施螺桿泵后出現(xiàn)單層水淹，嚴(yán)重影響油井的產(chǎn)量。某油田根據(jù)負(fù)壓采油工藝技術(shù)的特點(diǎn)，結(jié)合螺桿泵采油的技術(shù)要求，選擇了341 + 441方式的負(fù)壓采油螺桿泵，依靠壓力逐級傳遞，依次坐封，保證了堵水封隔器和螺桿泵專用錨之間的有效配合。

5.3應(yīng)用螺桿泵采油實(shí)現(xiàn)機(jī)械找堵水

部分油井出水層位認(rèn)識不清，需要進(jìn)行找水作業(yè)。根據(jù)找堵水工藝管柱的特點(diǎn)，結(jié)合螺桿泵采油工藝，開展了機(jī)械找堵水螺桿泵采油工藝試驗(yàn)。試驗(yàn)效果表明，該項(xiàng)采油工藝完全可以滿足油井找水工作需要，機(jī)械找堵水螺桿泵采油工藝技術(shù)目前已經(jīng)完全成熟。

6結(jié)論及建議

通過上述分析，可以得出如下結(jié)論：

① 穩(wěn)定流是稠油區(qū)塊螺桿泵冷采的主要機(jī)理;

② 稠油區(qū)塊螺桿泵冷采具有顯著的社會(huì)效益;

③ 合理利用螺桿泵轉(zhuǎn)換開發(fā)方式可以抑制水淹;

④ 螺桿泵系統(tǒng)的改進(jìn)保證了系統(tǒng)高效科學(xué)運(yùn)轉(zhuǎn);

⑤ 螺桿泵即可實(shí)現(xiàn)常規(guī)采油，也可實(shí)現(xiàn)特種采油。

作者簡介：羅艷紅，女，1971年12月生，1995年畢業(yè)于遼河油田職工大學(xué)采油工程專業(yè)，2009年7月畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）石油工程專業(yè)，現(xiàn)工作于遼河油田公司錦州采油廠工藝研究所，工程師。