提高螺杆泵采油井系统效率探索

刘新宇 兰海涛 李春保（青海油田钻采工艺研究院）

提高螺杆泵采油井系统效率探索

刘新宇 兰海涛 李春保（青海油田钻采工艺研究院）

青海油田难采储量占很大一部分，动用程度低，地层出砂、结蜡,严重制约油井正常生产，导致油井检泵周期短、油井产量低、开发成本高。通过这几年的努力，螺杆泵采油工艺技术在青海油田得到推广应用，并且不断成熟完善。螺杆泵采油井能耗规律也得到认识，提高螺杆泵采油井系统效率方法取得了较大的进步。

螺杆泵 难采储量 产液能耗 系统效率

青海油田开发的区块以砂岩油藏为主，浅层油藏分布面积广，开发难度大，储层原始压力、地层压实程度、渗透率、地层温度都很低，原油胶质、蜡质含量高，油井出砂、结蜡严重，采出困难。随着浅层油田的持续开发，产液含水上升，浅层油藏油井结蜡、出砂现象加剧，热洗液对油层污染加大，这些因素导致油井检泵周期短、作业井次频繁，增加了油田的开发成本。螺杆泵没有上下运动的阀件，具有举升介质连续均匀、不受输送液体含固体颗粒及蜡质的影响、变频控制系统可在地面轻松实现生产参数的调节等特点,在青海油田浅层出砂油藏中推广应用，彻底解决了油井结蜡、砂卡的问题，延长了油井检泵周期。通过这几年的努力，青海油田螺杆泵采油工艺技术达到了一个新的水平。通过实践中的摸索，螺杆泵井产液耗能和泵进出口压差的关系也得到了认识，在螺杆泵井上也实现了节能降耗的目的。

1 螺杆泵采油井能耗特性

青海油田螺杆泵采油井主要集中在油砂山油田、跃进Ⅱ号油田。目前，油砂山油田油井总数300 多 口 ， 平 均 泵 挂 深 度 425m， 产 液 综 合 含 水40% ， 单 井 平 均 日 产 液 量 2.02t， 以 抽 油 机 井 生 产为主。结蜡对抽油泵影响严重，热洗液对油层伤害大，采用蒸汽清蜡很不彻底，依靠作业维护油井正常生产，抽油机井检泵周期平均 136天。引入螺杆泵采油技术后，平均泵挂深度 413m，螺杆泵采油井平均检泵周 期 325天。油 砂山油田这几年油 井产液吨百米耗电量与螺杆泵进出口压差的规律如图1所示。

图1 油砂山油田螺杆泵井能耗特征

跃进Ⅱ油田的主要特征是地层出砂卡泵严重。目 前 ， 该 油 田 油 井 总 数 252 口 ， 正 常 生 产 油 井 129口 ， 单 井 日 产 液 量 5.56t， 油 井 产 液 综 合 含 水60%，抽油机井平均检泵周期80天，平均泵挂深度915m。采用螺杆泵采油后，螺杆泵检泵周期达到354天，平均泵挂深度738m，螺杆泵采油井平均产液吨百米耗电量低于抽油机井。

2 螺杆泵采油能耗特征曲线的认识

从油砂山油田和跃进Ⅱ油田螺杆泵能耗特效曲线 （图1、 图2）可以看出 ， 由 于 各 个 区 块 原 油 物性的差异，螺杆泵能耗特性曲线存在差异。螺杆泵进出口压差和产液吨百米耗电量分布规律基本符合二次曲线方程，表现出两边能耗高，中间能耗低的特征。这也符合螺杆泵正常运转时，容积效率、机械效率随螺杆泵进出口压差而变化的规律。

螺杆泵进出口压差较低、无产液量漏失时，容积效率为 100%，转子和定子橡胶摩擦力大，机械效率低，系统效率低，油井产液耗电量升高。

图2 跃进油田螺杆泵能耗特征

螺杆泵进出口压差继续升高时，有少量液体漏失，容积效率缓慢降低，转、定子间的干摩擦变为有润滑的摩擦，机械效率缓慢升高；当进出口压差继续升高时，一部分液体漏失，定、转子间的摩擦变为与液体的摩擦，摩擦损失很小，机械效率很高。在这一区域，容积效率开始急剧下降，机械效率已接近最大值，总效率最高，油井产液耗电量降低。

螺杆泵进出口压差进一步升高，液体漏失量也随着进一步升高，虽然定、转子间的摩擦仍然为与液体的摩擦，机械效率很高，但是容积效率开始急剧下降，油井产液量随压力的上升而降低，油井产液量低，单位产液耗电量升高。

3 螺杆泵能耗特性曲线的应用

青海油田不断完善认识螺杆泵能耗特性曲线，并且根据螺杆泵能耗特性曲线指导螺杆泵井作业设计，要求设计泵挂深度必须在螺杆泵能耗特性曲线最佳能耗区域。油砂山油田泵挂深度普遍较浅，下泵深度达不到设计要求，导致泵进出口压差过小，主要能量消耗为机械摩擦，油井产液消耗的能量只占一部分，系统效率低。因此，要求生产厂家减少螺杆泵定、转子之间的过盈配合量，使螺杆泵最低能耗区域左移，达到减少机械摩擦、提高系统效率的目的。

对于下泵深度过深的油井，螺杆泵进出口压差过大，虽然有一定的沉没度，但是螺杆泵的漏失量过大，产液量少，系统效率也低。因此，建议不采用螺杆泵生产或使油井保持一定的沉没度。

螺杆泵在生产过程中，及时跟踪油井的生产情况，对于泵进出口压差过小的油井，加快螺杆泵的转速；对于泵进出口压差过大的油井，降低螺杆泵的转速，始终使螺杆泵保持合理的沉没度。

4 结论

通过这几年的实际探索，螺杆泵采油技术在青海油田比较适应低产、地层疏松的油藏，不但可以延长油井的检泵周期，而且保持螺杆泵合理的进出口压差，油井产液单位能耗低于抽油机采油方式。但是，螺杆泵的下泵深度还有一定的限制，不适合泵挂深度过深的油藏。针对浅层油藏，螺杆泵定、转子之间的过盈配合量还需要进一步的优化，真正达到高效节能的目的。

10.3969/j.issn.2095-1493.2013.006.002

2013-01-05）

刘新宇，工程师，1997年毕业于西安石油学院（采油工程专业），从事节能研究工作，E-mail：lxyhseqh@petrochina.com.cn，地址：甘肃敦煌七里镇青海油田钻采工艺研究院，736200。