螺杆泵采油技术大解密

?资讯动态 ????|???? ?2018-03-07 09:41

什么是螺杆泵采油?

一、什么是螺杆泵

  螺杆泵又称渐进式容积泵,由定子和转子组成,通过转子的旋转运动实现传输介质。

 

二、螺杆泵工作原理

  沿着螺杆泵,转子的外表面与定子橡胶衬套内表面形成多个密封腔室。

  介质在吸入端压差的作用下被吸入,随着转子的转动,逐渐通过各个密封腔室,不断被推挤至排出端。

螺杆泵采油动态图

三、螺杆泵采油

  螺杆泵采油就是利用螺杆泵举升高粘、含气、含砂原油的方式。

四、螺杆泵采油系统分类

  按不同的驱动形式,螺杆泵采油系统可分为地面驱动和井下驱动两类。

  1. 地面驱动螺杆泵采油

  螺杆泵位于井下,而提供动力的装置位于地面之上,两者由抽油杆连接。利用抽油杆传递螺杆泵所需要的扭矩,因此在大排量情况下,难以实现深井采油。

  2. 井下驱动螺杆泵采油

  井下驱动分为电驱动和液压驱动两种形式。

  (1)电驱动

  螺杆泵和驱动电机都处于地下,因而不需要抽油杆传递动力,适用于深井、斜井和水平井采油作业。

  (2)液压驱动

  利用地面泵提供具有一定压力和排量的液体,借助导管通向井下液压马达,驱动转子旋转抽油。该驱动装置主要用于油井测试过程中。

五、螺杆泵采油的特点

  与其他机械采油相比,螺杆泵兼具容积泵和离心泵的优点,作为一种人工举升方式,它具有以下优点:

  1.螺杆泵运动部件少,结构简单,一次性投资小。

  2.螺杆泵可以连续举升介质,工作时负载稳定,机械损失小,效能高,是机械采油中能耗最小、效率最高的方式之一。

  3.螺杆泵适用范围广,可用于粘度小于8000mPa·s的稠油、高含砂量的砂浆、高含气量的气井等等。

  4.螺杆泵占地面积小,可以下放至斜井段,因此可以用于海上油田水平井和丛式井中。

  虽然螺杆泵有诸多优点,也被广泛应用于各大油田,但与常规机采方式相比,螺杆泵采油设备也存在一些不足:

  1.螺杆泵中的定子内部为橡胶,因此不宜应用于高温注汽井;而且定子容易损坏,增加了检泵的次数,相应增加检修费用。

  2.螺杆泵作业时需要流体润滑,缺少润滑将会导致泵体过热,定子橡胶弹性体老化,甚至烧毁。

  3.与其他机采方式相比,螺杆泵的总压头较低。目前大多应用在1000米左右深的井中。当下泵深度超过2000米时,螺杆泵扭矩增大,杆断脱率增高,井下作业难度增加。

螺杆泵选用

  在实际生产作业中,若要实施螺杆泵采油作业,优选泵型不可或缺。那么该如何选择最佳泵型及配套装置呢?

一、选用依据

  首先,应根据油井产量确定所需螺杆泵的排量;

  其次,根据泵的工作曲线确定举升高度,同时还应参考油井的实际条件确定合理的过盈量;

  最后,根据泵负载大小选择抽油杆的材料和规格、电动机以及其它附属部件。

二、配套工具的选择

  专用井口:

  简化了采油树,便于使用、维修和保养,同时增加了井口强度,减小了地面驱动装置的振动,起到保护光杆和密封井口的作用。

  特殊光杆:

  用于连接驱动装置与井底抽油杆。特殊光杆强度大、防断裂、光洁度高,有利于井口密封。

  抽油杆防倒转装置:

  为了防止在作业过程中抽油杆倒扣,需要在驱动装置中设置机械防反转系统,如棘轮棘爪机构、摩擦式防反转装置、楔块防反转系统、液压防反转系统、电磁式防反转装置等。

螺杆泵采油工艺

一、施工前准备

  1.了解目前油井生产情况:如日产液、含水、流压、静压等。

  2.查看井史资料:历次施工总结,油管、抽油杆记录,查看有无落物、井斜、套损等情况。

  3.施工设计:根据油井生产情况、产能、井史资料优化施工设计。

  4.清洗下井工具、油管、抽油杆,检查工具不得弯曲、损坏,严格丈量并记录好原始数据。

二、施工过程

  1.热铣

  2.起原井

  3.刮削

  4.连接井下工具

  5.下管柱

  6.下抽油杆柱

  7.开始生产

三、螺杆泵采油配套工艺技术

  长期实践作业证明,螺杆泵系统的使用寿命不仅取决于螺杆泵自身的质量,还取决于泵型是否匹配油井工况、操作是否合理、井下和地面设施是否完善等情况。为了保证螺杆泵可以长时间、高效率运转,相应的配套工艺也在实践中不断完善和发展。

  1.管柱防脱技术

  当抽油杆下部驱动扭矩超过了螺纹杆柱的连接扭矩时,会出现管柱脱落。为此必须实施管柱防脱扣技术。常用的管柱防脱技术有反扣油管、防转锚、支撑卡瓦、张力油管锚技术。

  2.管柱扶正技术

  由于螺杆泵转子离心力的作用,定子受到周期性冲击产生振动,为减小或消除定子的振动需要设置扶正器。

  3.无级调参驱动技术

  螺杆泵采油井的理论产液量与螺杆泵转子的转速成正比,因此可以通过螺杆泵的变频无级调速控制系统来调节地面驱动装置的转速,以调整螺杆泵采油井的工况。

  4.清防蜡解堵技术

  螺杆泵井的清防蜡主要有两种工艺技术:一是定期热洗清蜡工艺,二是采用空心抽油杆定期加清防蜡药剂工艺。解堵则是通过在空心抽油杆内下入加热电缆来实现,也可用于定期清蜡。

四、保持油田高产率采油

  螺杆泵抽油最常见的作业问题是泵不能完全充满,造成生产率低。这是因为泵的容量大于井的产量,这时就需要调整泵的排量与井底的产液量,进而提高效率和降低成本。

  针对这一问题,油田采取了一系列措施来保持抽油的高产率,具体做法如下:

  1.进行声波液面测定,控制产液面与泵吸入口的相对深度

  2.示功计测定泵充满系数百分率,应用综合数据采集系统可同时获得马达功率和示功数据

  3.诊断低能效井

  通过测量输入原动机的功率、测定井底生产压力和精确的生产测试数据来确定抽油系统总效率。

  4.控制螺杆泵排量

  可通过调节柱塞尺寸、冲程度、泵冲数、每日运转时间等参数进行控制。