螺桿泵采油效率的影響因素分析及對策探討

楊帆

（大慶油田裝備制造集團力神泵業有限公司螺桿泵制造廠，黑龍江 大慶 163000）

螺桿泵采油工藝技術是目前油田開發中應用最廣泛的一種技術，但是在實際應用過程中，也存在多方面的問題，導致其效率較低。為了提高采油井的產量和原油的產量，需要對螺桿泵采油系統進行技術改進。因此，針對不同的采油井，需要查找螺桿泵采油系統效率低的原因，然后采取有針對性的技術改進措施。在實際應用中，采用相應技術改進措施后，螺桿泵采油系統的工作效率得到了顯著提升。通過對多口井的應用實踐，發現單井的日產液量和原油的產量都得到了提高，達到了預期的效果。

1 螺桿泵采油系統組成及特點分析

1.1 采油系統組成

石油是世界上最重要的能源之一，但它的開采卻是一個復雜而艱難的過程。其中一個核心步驟是采油，而螺桿泵采油系統被廣泛應用于這個領域，并且被認為是一種非常重要的人工舉升方式。螺桿泵采油系統由下入井的螺桿泵、井上的地面裝置和連接井下和井上的抽油桿組成。整個系統的基本原理是通過地面電機驅動抽油桿，由抽油桿帶動井下的螺桿泵轉子轉動。螺桿泵的轉動使井下螺桿泵定子和轉子之間形成空的密封腔，液體被吸入螺桿泵中，再由螺桿泵的上部排出。原油通過油管被運送到地面。螺桿泵采油系統的優點在于其高度自動化，不需要人工干預，采油效率高、穩定性好，而且可靠性強。此外，它還可以應用于不同類型的油井，包括低壓、高黏度和高含水量的油井，以及砂石油井和氣井等。在使用螺桿泵采油系統時，要注意維護保養，定期檢查螺桿泵的旋轉部件，確保其正常運轉。此外，應避免過度使用，因為它可能會導致泵的性能下降，最終影響采油的效率和產量。螺桿泵采油系統是一種非常重要的人工舉升方式，可以有效地提高采油效率和穩定性。對于石油工業來說，它是不可或缺的一部分。

1.2 采油系統特點

螺桿泵采油系統是一種常用的采油系統，它具有許多優點。首先，該系統的構造非常簡單，部件少，使得它在使用過程中非常容易維護和保養。其次，它的吸入性能非常強，能夠高效地吸收原油中的氣體，這對于原油中含氣井來說非常適用。在螺桿泵采油系統中，沒有吸入閥和排出閥，這也是它的一個優點。因為這種設計使得該系統可以更好地適應原油中含氣的情況，同時，也使得系統更加簡單，方便使用。此外，螺桿泵采油系統還有一個非常重要的優點，就是它對地面井口的要求非常簡單，占地面積也相對較小，運行平穩。這些特點使得它在使用過程中不會對周圍環境造成太大的影響，也更容易被安裝在各種不同的地方。最后，這種采油系統的安全性非常可靠，維修保養也非常方便。這些優點為螺桿泵采油系統的普遍應用奠定了非常堅實的基礎。總的來說，螺桿泵采油系統是一種非常優秀的采油系統，它的優點在于構造簡單、部件少、吸入性能強、效率高、對地面井口的要求簡單、占地面積小、運行平穩、安全可靠、維修保養方便等方面。這些優點使得該系統在廣泛應用于各種不同的情況下，被大量采用。

2 螺桿泵采油效率影響因素及解決對策分析

2.1 螺桿泵轉子轉速影響

螺桿泵轉速對螺桿泵采油效率有較大影響。提高螺桿泵轉速可以提高泵效和泵的壓頭，但是轉速過高會導致轉動中的抽油桿產生離心力增大，從而產生震動，沿程損失會增加而原油的舉升高度會隨之降低。同時，高速轉動也會加速定子橡膠的磨損。因此，在設置螺桿泵轉子轉速時，需要考慮這些因素。一般來說，螺桿泵的轉子轉速不應設置得太大，國內大多數油田多數設置在100～300r/min。如果壓頭和泵效太低，油井漫而泵大導致排量不夠，泵的舉升壓頭較小時，可以適當把轉速調到250～350r/min。這樣能夠提高泵的壓頭和泵效，增加油井的采油效率，但需要注意控制轉速，避免出現轉速過高的問題。在實際使用中，還需要根據具體情況和需求進行調整。如果需要提高采油效率，可以適當增加螺桿泵的轉速，但需要注意控制轉速范圍，避免出現轉速過高的問題。同時，還需要定期檢查螺桿泵的運行狀態，及時進行維護和保養，延長設備的使用壽命。總之，在設置螺桿泵轉子轉速時，需要綜合考慮各種因素，做出合理的選擇和調整，以最大程度地提高采油效率和設備的使用壽命。

2.2 螺桿泵轉子直徑、導程影響

螺桿泵在石油行業中扮演著重要角色，它被廣泛應用于油井采油和輸油管道中。螺桿泵是一種正向位移泵，其轉子直徑和導程對于理論排量和有功扭矩有著重要影響。在螺桿泵的設計中，定子與轉子之間的比例是一個重要的考慮因素。比為1:2的結構設計簡單，但是定子導程越長，排量就越大，但是也容易發生漏失現象。因此，不能為了提高采油效率而隨意增加轉子的直徑和導程。這樣做可能會導致過度磨損和能量浪費。最合理的定子與轉子之間比為3:4，這是一種可行的設計方案。這樣的設計可以提高螺桿泵的效率和排量，同時減少能量損失。此外，還可以通過研發新型螺桿泵來進一步提高采油效率。這些新型螺桿泵可以采用更復雜的結構設計和材料，以更好地適應不同的地質條件和采油需求。螺桿泵是一種非常重要的油井采油設備，其設計和技術的發展對于提高采油效率和降低能源消耗都具有巨大的潛力。通過合理的結構設計和材料選擇，可以進一步提高螺桿泵的效率和性能，從而為石油行業的發展做出貢獻。

2.3 油井出砂影響

油井出砂問題對于油田的采油效率和設備壽命都有著很大的影響，因此需要采取措施來應對這一問題。首先，我們需要了解出砂現象對螺桿泵的影響。大部分油井都存在出砂現象，長時間持續地出砂會加快螺桿泵定、轉子的磨損，產生漏失，壓頭下降的問題。如果砂子鑲嵌在定子橡膠中，會使橡膠表面破裂而過早地被破壞掉。這些問題都會導致螺桿泵的壽命縮短，設備維修成本增加。其次，停泵后出現的卡泵和沉砂問題也需要引起足夠的重視。沉砂會堵塞位油管內原油，造成憋泵現象發生，易把螺桿泵泵體燒壞。而卡泵則會導致抽油桿、地面驅動系統受損。這些問題也會嚴重影響油井的采油效率和設備壽命。為了避免這些問題的發生，我們需要定期觀察出砂現象，及時清理沉砂和修復卡泵問題。此外，還可以采用一些技術手段來應對出砂問題，例如，安裝沉砂器和篩管等設備，防止砂子進入螺桿泵內部。這些措施可以幫助我們減少故障的發生，提高采油效率，延長設備壽命。油井出砂問題對于油田的采油效率和設備壽命都有著很大的影響，因此需要采取一系列措施來預防和應對這一問題。定期觀察出砂現象、清理沉砂、修復卡泵問題以及采用技術手段都是有效的方法。只有這樣，才能保證油井的正常運行，提高采油效率，保障油田的穩定產量。

2.4 井下溫度影響

螺桿泵是一種常見的工業泵，它通常用于輸送各種液體，如石油、化學品、食品等。螺桿泵的定子橡膠是其關鍵部件之一，它不僅要具備良好的耐磨性和密封性，還需要具備一定的耐溫性能。據了解，螺桿泵定子橡膠對溫度耐受能力能達到80℃以上，這意味著在正常使用情況下，螺桿泵可以承受相對較高的溫度。此外，對于一些高溫要求的場合，高溫橡膠可超過120℃以上，可以滿足更高的使用要求。然而，井下溫度直接影響螺桿泵的使用。當溫度過高時，雖然有利于泵體停泵，但工作時超過定子橡膠許用溫度會損壞定子橡膠，降低使用性能。因此，在選擇螺桿泵時，要考慮井下溫度，避免超出定子橡膠的耐溫極限。此外，螺桿泵下井后，定子橡膠溫度變化也是一個重要的考慮因素。由于井下環境溫度往往不穩定，定子橡膠的溫度也會隨之變化。因此，在使用過程中，要及時監測定子橡膠溫度，以保證螺桿泵的正常運行。螺桿泵定子橡膠的耐溫性能是其重要的使用性能之一，使用時需要考慮井下溫度的影響，并及時監測定子橡膠溫度，以保證螺桿泵的正常運行。

2.5 油井結蠟影響

原油中含有石蠟等物質，這些物質的含量因油井不同而異。當油井中的原油被抽到地面時，由于溫度的降低，原油中的石蠟開始結晶。這種現象被稱為結蠟。結蠟會影響油井的正常生產，因為結蠟會掛在油管壁和抽油桿上，增加地面驅動系統的負荷。這不僅會降低油井的產量，也會增加維護成本。為了避免這種情況，應制定合理的洗井方案和洗井周期。洗井是一種清除油井中的雜質和結蠟的方法。這需要一定的技術和專業的設備。制定合理的洗井方案和周期可以確保油井的正常生產和維護。除了洗井外，定期加藥也是防止結蠟的一種有效方法。在原油中加入一定的藥物可以阻止石蠟的結晶，從而保證油井的正常生產。因此，對于原油中的結蠟問題，應該采取綜合措施，包括制定合理的洗井方案和周期以及定期加藥等措施，以確保油井的正常生產和維護。

2.6 原油粘度影響

螺桿泵是一種適用于高黏度油的抽油設備，因此黏度對其影響需要引起注意。在油井開采過程中，如果采用螺桿泵，黏度的增加可以減少漏失量，提高泵容積效率，從而提高采油效率。但是，如果黏度太高，就會導致流動性變差，阻力增大，降低泵舉升高度，容積率下降，采油效率也會變低。因此，為了提高螺桿泵的容積效率和采油效率，新技術的研發也變得非常重要。通過新技術的應用，可以降低原油的黏稠度，從而提高螺桿泵的容積效率和采油效率。因此，對于螺桿泵的使用和維護，需要根據油井的實際情況，選擇合適的工作條件，以最大程度地發揮其優勢，提高采油效率。

2.7 沉沒度影響

在油田采油過程中，螺桿泵是一種常見的采油工具，它的采油效率受到沉沒度高低的影響。沉沒度是指泵的吸入部分被液面覆蓋的深度，它對螺桿泵的工作性能有著至關重要的影響。當沉沒深度過高時，會導致油井產量和井底流壓下降。這是因為泵吸入口處的沉沒壓力過大，導致流體無法有效地進入泵中，從而影響了采油效率。如果沉沒深度太低，泵的吸入狀況會受到影響，使泵效變低，同樣會影響采油效果。除此之外，沉沒深度的改變還會導致定子、轉子間的摩擦阻力增大，螺桿泵定子橡膠會發熱，加快定子損壞。因此，為了保證螺桿泵的正常工作，必須控制好泵的沉沒度，以避免出現這些問題。一般來說，套管壓力、泵吸入口處的沉沒壓力為1MPa時，是較為理想的沉沒度。這個數值可以根據具體情況進行調整，但需要注意的是，過高或過低的沉沒度都會對螺桿泵的工作產生不良影響，因此必須做好實時監測和調整工作。通過合理控制泵的沉沒度，可以提高螺桿泵的采油效率，保證油田的穩定生產。

2.8 驅動電機功率影響

螺桿泵是一種常見的容積式泵，在使用過程中，防止泵反轉是非常重要的措施。為此，螺桿泵采用了防反轉制動來停止泵的運轉。然而，這種制動方式會導致扭矩不釋放，重新啟動電機時需要滿載啟動。滿載啟動是指在啟動電機時，需要讓電機承受較大的啟動扭矩。這會使啟動電流是正常電流的3倍左右。因此，選擇適當的電機功率非常重要。如果電機功率選擇過小，會導致燒毀電機，從而影響泵的正常工作。如果電機功率選擇過大，會造成電機效率低而浪費能源。因此，在選擇電機功率時，需要考慮正常工作時的功率，并將其選擇為正常工作時功率的1.5～2倍。這樣可以確保電機能夠在滿載啟動時正常運轉，同時也不會造成能源的浪費。總之，螺桿泵采用防反轉制動來停泵，但這也會導致啟動電機時需要滿載啟動。在選擇電機功率時，需要根據正常工作時的功率，選擇為1.5～2倍，以確保電機正常工作，同時也不會浪費能源。

3 結語

總之，針對螺桿泵采油系統效率低的問題，需要針對不同的采油井進行原因查找，并采取有針對性的技術改進措施。這樣可以提升螺桿泵采油系統的工作效率，進而提高單井的日產液量和原油的產量，為油田開發帶來更大的經濟效益。