小过盈螺杆泵在聚驱区块的试验应用

高艳华（大庆油田有限责任公司第六采油厂）

北北块一区是投产最早的高浓度聚驱区块，2011年该区平均采出液浓度达到了610mg/L，螺杆泵共检泵56井次，检泵率45.9%，检泵周期435 d，与全厂聚驱区块相比检泵率高6.8个百分点，检泵周期短170d。因此，对高浓度聚合物驱采出液黏度进行分析，确定其对检泵的影响，为进行下步措施提供理论依据。

1 采出液黏度的化验与分析

对高浓度聚驱区块及普通聚驱区块进行了现场取样，取样后应用旋转黏度计现场化验，共完成化验28口井。其中，北北块一区19口，平均浓度656mg/L，平均黏度9.9mPa·s；普通聚驱9口，平均浓度387mg/L，平均黏度2.3mPa·s。高浓度聚驱的平均黏度是普通聚驱区块的4倍左右。

根据化验结果绘制的黏度与浓度关系曲线表明，随着采出液浓度的增加，黏度逐渐加大，在相同浓度下，高浓度聚合物驱黏度略大于普通聚合物驱。

2 黏度对螺杆泵井杆柱扭矩的影响

应用螺杆泵驱动杆与采出液摩擦扭矩公式，计算黏度与杆柱扭矩之间的关系[1]。

式中：

Mr——杆柱扭矩，N·m；

μ——井液黏度，mPa·s；

ω——驱动杆旋转角速度，rad/s；

D——油管内径，m；

d——驱动杆外径，m。

图1 驱动杆摩擦扭矩与黏度的关系

以1口井为例，杆外径d =28mm，油管内径D=76mm，在不同转速条件下，计算螺杆泵杆柱扭矩随黏度的变化情况，并绘制了驱动杆扭矩随黏度的变化曲线（图1）。由图1可知，随着液体黏度的增加，杆液摩擦扭矩增大。黏度增大后，一是造成杆柱受力增加，杆断概率增大[2]；二是扭矩增大会使转子与定子间的摩擦力增大，摩擦产生的热量会加速定子橡胶的老化，降低定子的使用寿命，容积效率下降，严重的还发生转子抱死和定子脱胶等问题。因此，要降低高浓度采出液对螺杆泵井的影响，应降低螺杆泵杆柱所受的扭矩。

表1 GLB500-14型螺杆泵水力特性试验数据

表2 0.15mm过盈螺杆泵试验效果

螺杆泵杆柱所受扭矩主要由三部分组成：定转子过盈产生的初始扭矩、井下泵举升井筒流体产生的有功扭矩和杆液摩擦扭矩。其中，有功扭矩和摩擦扭矩与举升液体的数量及性质有关，要想减小杆柱所受扭矩，只有减小定转子过盈产生的扭矩。

3 小过盈螺杆泵试验

目前，厂应用的螺杆泵过盈主要为0.25～0.3mm。为试验小过盈螺杆泵对聚驱采出液的适应性，加工了1台过盈量为0.15 mm的G LB 500-14 型试验泵，其水力特性试验数据见表1。

将该泵与厂应用的过盈量为0.3mm的同泵型的螺杆泵相比可以发现，在举升压力为6M Pa时，该泵在保证较高容积效率（79% ）和总效率（72.5%）的同时，扭矩降低了74 N·m。由水力特性试验数据可知，过盈量减小可以降低定子与转子间的摩擦扭矩，改善泵的工作状况。

根据室内试验效果确定在高浓度试验区试验小过盈螺杆泵，由于室内试验的举升液体无法做到与实际井筒内的液体完全相同，合理过盈值只能在现场试验中摸索。

首先将过盈值减小到0.15 mm，目前已试验5口井（表2），平均产液增加7t/d，泵效增加15.4个百分点，但电流降低了4 A ，降低了12.9%，相应地扭矩也减小12.9%。

试验过盈值0.1 mm的螺杆泵井1口，泵型为G LB 800，平均产液增加3t/d，泵效增加25.6个百分点，扭矩降低了14.8%。

试验过盈值0 mm的螺杆泵井1 口，泵型为G LB 800，平均产液增加5 t/d，泵效增加4.8个百分点，扭矩降低了15.8%。

通过7口小过盈螺杆泵井现场试验效果可知，应用小过盈螺杆泵，不仅提高了泵效，而且扭矩降低了10%以上。

4 结论

1）根据现场测试结果可知，随着采出液浓度的增加，黏度逐渐加大，杆液摩擦扭矩增大。扭矩增大后导致偏磨、杆断概率增加，定子的使用寿命降低，容积效率下降。

2）小过盈螺杆泵在提高泵效的前提下，扭矩降低了10%以上，达到了低事故和节能的效果，提高了螺杆泵井在聚驱区块的适应性。

3）由于试验的井数较少，不同浓度的合理过盈值还需要进一步摸索。

[1]韩修廷,王秀玲,焦振强.螺杆泵采油原理及应用[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1998:203-207.

[2]邹艳霞.采油工艺技术[M].北京:石油工业出版社,2006:167-177.