螺杆泵采油技术研究

王春岩 (胜利石油管理局胜利采油厂 山东 东营 257000)

我国稠油资源分布广泛、储藏丰富，改革开放以来，得到了长足的发展，形成了辽河、胜利、新疆和河南四大稠油生产基地。我国稠油开发主要采用注蒸汽开采的方式，出砂严重，并且采油成本高。螺杆泵采油技术是当前国内外许多稠油油田推广应用的稠油开采技术，具有耐稠油、成本低、操作及生产管理简单的特点，具有良好的经济效益和社会效益。当前许多稠油开采区出砂严重，部分油井出现软卡及砂卡泵现象，严重影响了原油的正常生产，而且各种应对措施的增加，增加了开采石油的成本。油田的地质特征、原油物性和开发现状是螺杆泵采油技术研究和评价的主要依据。我国对于螺杆泵采油技术的应用还处于初级阶段，现场应用时间短、技术有限，存在着抽油杆断脱，卡泵和泵排量不足等问题。所以，开展螺杆泵采油技术的研究，并对其进行可行性分析和评价，对于转变稠油开采方式、降低采油成本和提高经济效益，具有重大的意义。为了降低采油成本，提高稠油开采的经济效益，必须加大对螺杆泵采油技术的研究，扩大该技术的应用范围。

一、油田地质特征及开发现状

油田地质结构对于油气的开采技术具有重要的约束作用，根据不同的地质结构采用不同的开采技术。本文主要研究海外河油田和小洼油田地质结构，分析螺杆泵采油技术的应用地质结构，为螺杆泵采油技术的推广提供有效的借鉴意义。海外河油田位于渤海滩上，构造位置位于辽河断陷盆地中央隆起的地带，是一个受断块和背斜构造所空中的层状砂岩油藏。储层主要是以河流相沉积为主的三角洲前缘沉积砂体，具有大孔、高面孔率的特征。由于成岩差，泥质含量就特别高，储层结构异常松散，在开采过程中极易产生出砂的现象。海外河油田在古地形和古构造控制下，形成了辫状三角洲和普通河流三角洲两种沉积体系。油田的主体处于三角洲的前缘压相带中，分为水下分流河道、河口砂坝和分流间湾等多种沉积微相。海外河油田具有含油层数多、含油井段长、多套含油层相叠加的特点。油气的储集不仅受构造控制，还受到岩性的控制，导致了多套油水组合的现象。该油田属于构造岩性油藏，具有油外有水、水外有油的岩性控制特点。其油田的原油具有高密度、高粘度和低含蜡量的特点。小洼油田的构造属于断陷盆地中央隆起的倾没带，储层岩性相对交错，以不等粒砂岩和粒状砂岩为主。小洼油田油井段数多，油水关系复杂，油藏呈层状，油水叠加组合多。海外河油田和小洼油田主要出产稠油，一方面稠油的携砂能力强，导致了卡泵现象的发生；另一方面采油措施的增加，增加了产油成本，这两个原因制约着油田的发展。因此，必须提高螺杆泵的排砂抗稠能力，提高采油效率，降低采油成本。

二、螺杆泵采油技术

随着高粘度原油的开采的不断发展，螺杆泵采油得到了长足发展，特别是合成橡胶技术和硫化粘接技术的发展，使得螺杆泵采油技术的应用范围更加广泛。螺杆泵具有油流扰动小、排量均匀和运动部件少的特点，是一种容积式泵。在开采高粘度和高含砂的原油时，螺杆泵内缸体转子在橡胶衬套内滚动和滑动，使得砂粒不在泵内沉淀，油气混输效果好，比其他采油方式具有独特的优点。地面驱动井下单螺杆泵采油系统主要由电控部分、地面驱动部分、井下泵部分和配套工具部分组成。螺杆泵的转子和定子组成的一个个腔室是螺杆泵工作的基础，转子运动时，具有自吸能力，以此输送油气。螺杆泵的工作特性主要通过工作特性曲线进行描述，主要包括容积效率曲线、扭矩曲线和系统效率曲线，是指导螺杆泵抽油的技术基础。定子和转子之间的配合主要是有定子橡胶的物理机械性能决定的，螺杆泵的单位工作压差则是由过盈量的大小决定的。过盈量过小，则单位工作压差满足不了油井举升的需要，过盈量过大则单位工作压差越大，转子磨擦扭矩也越大。

三、螺杆泵采油技术在稠油开采中的评价

我国螺杆泵采油技术的应用起步晚，而国外开展螺杆泵采油的技术较早，具有相当成熟的经验，因此，在分析油田储层特征、原油特性时，也要积极的吸取外国开展螺杆泵采油技术的成功经验。外国的成熟经验表明，螺杆泵采油技术可以在油层胶结疏松、地层原油含有一定溶解气量的情况下开采。同时，油层的厚度、原油的粘度和油藏压力等参数对于螺杆泵采油技术没有限制要求。因此，螺杆泵采油技术的应用能够提高石油资源的利用率，降低了稠油开采的成本。为了使地面驱动设备和井下设备处于最佳工作状态，就需要对油井的产能和井身条件进行分析，选择合适的螺杆泵型号和确定下泵深度。转子旋转的速度是用工作参数进行衡量的，要实现较大的排量，就必须提高转子的转速。转速的增加能够增大采油的扬程，弥补了因转速增加导致的定子磨损的损失。螺杆泵的腐蚀是限制泵转速的一个重要因素，高含砂的油井，定子橡胶的磨损跟转速成本正比，转速越高磨损越厉害，因此，要保持螺杆泵的转速平稳。螺杆泵井的正常运转需要考虑油井产量和节省掺稀油量，分析出掺稀油量与油井产油量之间的变化关系，最后制定出油田生产的最佳工作点。螺杆泵井杆柱断脱现象是当前采油过程中经常发生的现象，其主要原因有抽油杆杆体的承载能力过小、杆体在制作或使用过程存在缺陷以及堵塞扭矩过大扭断了杆体三个方面。为了防止定子干磨、烧焦，还需要对螺杆泵井加强监测，及时观察油井的变化，确保油田的正常生产。

四、结论

通过对螺杆泵采油技术的分析和评价，论证得出螺杆泵采油技术十分适用于稠油出砂油田，并且能够降到采油成本，具有良好的经济效益和社会效益。但我国当前的螺杆泵采油技术并不是十分成熟，需要积极的引进国外的先进技术和经验，从而提高螺杆泵井的生产和管理水平。螺杆泵采油技术的应用，降低了卡泵和杆断脱现象发生的概率，保证了油井的正常生产。

[1]王鸿勋.采油工艺原理[M].北京：石油工业出版社，1989.

[2]杨晓翔.工程力学[M].黑龙江：哈尔滨工程大学出版社，1998.