采油螺杆泵研发新进展

魏会军

摘要：螺杆泵是—种新型机械采油装置，它融合了柱塞泵和离心泵的优点，无阀、运动件少、流道简单、过流面积大、油流扰动小，具有较高的系统效率。因此，螺杆泵在采油工作中日益受到重视，本文主要研究螺杆泵的发展历程、情况、以及对其技术进行简要探析。

概述

螺杆泵是开采稠油和含砂原油的一种很好手段，其容积效率随原油粘度升高而升高，不像离心泵那样随原油粘度升高泵效急剧下降。在开采高粘度、高含砂和含气量较大的原油时，同其它采油方式相比具有灵活可靠、抗磨蚀及容积效率高等特点，随着合成橡胶和粘结技术的发展，使螺杆泵也成为稠油出砂冷采、聚合物驱油的油田主要的人工举升方式。目前，使用较多的是地面驱动抽油杆传动螺杆泵，井下电机驱动螺杆泵在近几年发展较快，在国外和海上油田使用数量逐渐增多。同时，由于螺杆泵的优良特性，使其在我国采油工作中担负起了主要机械动力。

1.采油螺杆泵的研发进展

1.1.等壁厚定子螺杆泵

螺杆泵被加拿大引进之后，在此基础上研制出一种等壁厚定子螺杆泵，在磨蚀和高压条件下，使用寿命和常规螺杆泵相同。等壁厚螺杆泵比原螺杆泵更具有优越性，主要体现在：泵体短、扭矩小、易于洗井；散热效率提高；橡胶溶胀、热胀均匀；单级泵压差增大，泵长度缩短，扭矩和功率减小；适应范围更广；结构更加优化；转子不需抛光；泵体质量更轻；为洗井和压力监测提供了通道。

1.2.合成材料螺杆泵

合成材料螺杆泵是由美国研发而成的，其定子耐磨性高于钢铁，加入了减少摩擦的试剂，加工精度更高；转子表面覆盖一层聚氨酯，抗磨蚀性强，力学性能更好，适应流体和烃的范围广，同时采用等壁厚结构，提高系统效率。

1.3.空心转子螺杆泵

空心转子螺杆泵与实心转子螺杆泵相比，可实现大排量快速热洗清蜡并且防止抽油杆脱扣。空心转子螺杆泵基本解决了小排量螺杆泵井的热洗清蜡和由于上顶力导致的杆柱脱扣问题，经济效益十分客观。

1.4.多头大排量螺杆泵

随着油田进入高含水后期开采阶段，大排量井数量逐年增加，但是，目前成熟的螺杆泵采油技术的排量范围只适应排量在5～150m3/d的油井，为此，研制了大排量螺杆泵。与单头大排量杆泵相比，这种泵排量大幅增加，并且偏心距减小，改善了螺杆泵定子橡胶厚薄不均的程度，延长定子使用寿命。

2.我国采油螺杆泵的特性以及局限性

2.1.采油螺杆泵的特性

采油螺杆泵之所以受到诸多采油企业的厚爱，首要原因就是因为它价格相对较低，节省一次投资，螺杆泵与电动潜油泵、水力活塞泵和游梁式抽油机相比，由于其结构简单，所以价格低同时，由于螺杆泵是螺旋抽油的容积泵，流量无脉动，轴向流动连续，流速稳定。因此它与游粱式抽油机相比，没有液柱和机械传动的惯性损失。泵容积效率可达90%，它是现有机械采油设备中能耗最小，效率较高的机种之一，不仅能节省能源还可以缩短管理费用；采油螺杆泵结构简单，安装方便，可直接座在井口套管四通上，占地面积小，除原井口外几乎不另占面积，可以很方便的罩上一个防盗井口房；从功效上来说，采油螺杆泵可以更好的举升稠油，适应粘度范围广，通常情况下，螺杆泵适合于粘度为8000mpas（50c）以下的各种含原油流体，因此多数稠油井都可运用；它还能很好的运用到高含砂井中，理论上看，螺杆泵可输送含砂量达80%的砂浆。在原油含砂量高，最大含砂量达40%的情况下螺杆泵可正常生产，在高含砂井中螺杆泵不会气琐，故较适合于油气混输，但井下泵入口的游离气会占据一定的泵容积；采油螺杆泵可以允许井口有较高的回压，在保证正常抽油生产情况下，井口回压可控制在1.5Mpa以内或更高，因此对边远井集输很有利；它能适应于海上油田丛式井组和水平井，螺杆泵可下在斜直井段，而且设备占地面积较小，因此适合于海上油田丛式井组甚至水平井的采油井使用，我国通过长时间对采油螺杆泵的使用和研发，使采油螺杆泵具备了很多优秀特性，因此，被广泛运用于采油工程中。

2.2.采油螺杆泵的局限性

采油螺杆泵虽然有很多优秀特性，但是任何事物都有两方面，不可能完美无缺，因此我们也不能忽视采油螺杆泵的一些缺陷性：首先，采油螺杆泵最大的缺陷性就是定子很容易损坏，这也是很多国家在研发采油螺杆泵时首先从定子上入手的原因，因为若定子寿命短，则检泵次数多，并且定子的限橡胶不适合在注蒸汽井应用；其次，每次检泵必须起下管柱，增加了检泵费用；再次，泵需要流体润滑，如果泵只靠极低粘度的液体润滑而工作，则泵过热将会引起定子弹性体老化，甚至烧毁；最后，采油螺杆泵与有杆泵比较总压头较小。

3.对采油螺杆泵的研发建议

3.1.探索新型螺杆泵

为解决小排量井热洗清蜡困难、中排量井杆柱频繁脱落、三元复合驱井结垢等难题，主要研究开发金属定子螺杆泵、合成材料螺杆泵、插入式螺杆泵、多吸入口螺杆泵和多头大排量螺杆泵。

3.2.螺杆泵结构参数的优选

主要研究螺杆泵定子在不同压力、转速、流量等条件下的受力状态和变形规律，以及材料对变形规律、使用寿命的影响：螺杆泵转子在不同压力、转速、流量等条件下的受力状态和变形规律，以及材料对变形规律、使用寿命的影响：使定、转子具有良好的力学性能及较好的工作性能。结构参数的好坏会影响泵的排量和密封性能，也会影响定子衬套的工作寿命。

4.结束语

综上所述，采油螺杆泵作为采油工程的主要机械动力，其重要性不言而喻。因此，我们在学习西方先进技术的同时，也不能落于人后，在稳定采油螺杆泵优秀属性的基础上多起缺陷性进行改良，积极创新，完善采油螺杆泵的各项功能，使它更好的服务于采油工作。

参考文献：

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