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螺杆泵在深层稠油油藏中的应用技术

发表时间：2021/3/16 来源：《中国科技信息》2021年1月作者：刘慧唐力明崔艳芳

[导读] 地面驱动单螺杆泵采油工艺是目前国内外用于开采高粘度、高含砂量和高含气量原油的一项采油新工艺。它是一种容积式泵，运动件很少（只有一个螺杆），没有阀件和复杂的流道，油流扰动小，这样使水力损失大大降低；由于钢螺杆在橡胶衬套表面的运动带有滚动加滑动的性质，使油液中砂粒不易沉积；由于定子—转子副容积腔均匀变化而产生的抽吸和推挤作用，使油气混输的效果良好。

胜利采油厂管理二区刘慧唐力明崔艳芳

前言：地面驱动单螺杆泵采油工艺是目前国内外用于开采高粘度、高含砂量和高含气量原油的一项采油新工艺。它是一种容积式泵，运动件很少（只有一个螺杆），没有阀件和复杂的流道，油流扰动小，这样使水力损失大大降低；由于钢螺杆在橡胶衬套表面的运动带有滚动加滑动的性质，使油液中砂粒不易沉积；由于定子—转子副容积腔均匀变化而产生的抽吸和推挤作用，使油气混输的效果良好。此外，它还具有结构简单、成本低、操作维护方便等优点。但是螺杆泵目前一般多用于中浅油层，下深较浅(800米左右)，而我厂的一些深层断块稠油油藏，埋深2200-2400米，原油粘度3000-10000mPa.s，因油稠一直未能正常开发。今年我们针对这一问题，经过计算筛选，将螺杆泵的泵深加深至1300米，满足了这些深层断块稠油油藏的开发需要。
        一、配套完善工作
        为满足螺杆泵深抽的需要，必须对杆柱受力进行科学地分析和计算。在井下单螺杆抽油泵系统中，抽油杆柱除起传递扭矩的作用外，还要承受较稳定的轴向载荷。从受力分析可以看出，抽油杆柱最危险截面是驱动头处。该处的载荷计算公式具体如下：
        1. 螺杆泵进出口压差

2. 杆柱最大轴向力

3．杆柱最大阻力矩
-

4.抽油杆强度校核
根据第四强度理论确定的相当应力

        因此在给定泵深和螺杆泵的结构参数后，根据强度公式，可以确定螺杆泵转速范围或杆柱的选择配套；进一步说，要使螺杆泵在深层稠油中有效地工作，一方面是尽量采用高强度抽油杆，根据实际情况，优先考虑D级抽杆；另一方面是降低摩阻，即在满足强度条件的前提下，采用最小规格抽油杆。需要说明的是，上述分析是建立在单级杆柱模型基础上的；若进行杆柱组合，可采用上述公式进行等强度设计。但考虑到实际作业中因客观原因导致的抽杆强度损失，以及稠油大过大粘度对柔性杆柱的挠度影响，建议全部采用单级25mmD级杆和空心杆。
        另外，在确定螺杆泵的排量、粘度、转速三者之间的关系时。
        二、效果分析
        今年我厂于8月开始实施螺杆泵深抽工艺，至12月底共实施9口井，开井9口，平均泵深1100米，开井后螺杆泵均工作正常。初期平均单井日增油5.2吨/天，累增油4843吨，原油单价按800元/吨计算，创经济效益=原油单价累增油-投入成本=800元/吨4843吨10^-4-97万元=324.4万元，投入产出比=1:6.1。总投入63万元，工艺附加投入45万元，工艺吨油成本92.9元/吨，总吨油成本130.1元/吨。
        三、现场应用中需注意的几个问题
        1、螺杆泵下井前必须进行载荷计算，其强度须满足使用要求。在运输和下井作业施工中对抽油杆妥善保管和使用，确保抽油杆强度。
        2、由于应用的多是长期停产稠油井，井筒内有大量死油，下井施工不便，且螺杆泵不易启动，下井前须使用降粘剂洗净井筒。
        3、针对先前螺杆泵使用过程中存在的定子脱胶、缺少零部件等问题，与螺杆泵生产厂家签定风险承包合同，确保下井成功率。
        4、开井启动螺杆泵时应确保正转，禁止反转。
        5、开井后应避免长时间停井，防止因油稠引起的启动压力过大。
        6、开井后应避免空转，以防烧电机。
        四、结论
        1、经过计算论证，可将螺杆泵泵深加深至1300米，开采我厂深层断块稠油油藏。
        2、螺杆泵下井前须进行抽油杆的载荷计算和强度校核，确保抽油杆强度满足要求。