螺杆泵在水平预探井试油中的应用

刘攀峰

(大港油田 石油工程研究院，天津 300280)

螺杆泵于1930 年发明后主要用于工业领域泵送粘稠液体，近20 年才作为一种人工举升采油手段用于开采稠油和含砂原油。由于其能有效降低采油成本，提高采油效益，诸如抽油机柱塞泵、潜油电泵、水力活塞泵等机采方式无法比拟的优点而在开发井应用越来越广泛。仅大庆油田使用螺杆泵采油的就已突破6 000 口井［1-2］。近年来，螺杆泵逐步开始在探井试油中使用，其优缺点已逐步凸显。

1 螺杆泵在试油中的适应性

对探井，由于配套不是很完善，对井下流体性质及储层产能情况都不是十分清楚，在增产措施后返排，产液量波动较大，稳定期短，因此对试油工艺的适应性有一定要求。螺杆泵自身的特点在试油井的适应性见表1。

表1 螺杆泵适应性［3-6］

2 现场应用

1)葡平3、齐平5、齐平3 井基本情况

葡平3、齐平5、齐平3 井均是水平井，均采用了大型压裂进行增产措施改造，累计注入压裂液及压裂砂在10 000 m3左右，压后放喷结束后采用螺杆泵排液。

表2 葡平3 井基础数据

表3 葡平3、齐平5、齐平3 井用螺杆泵技术参数

2)葡平3、齐平5、齐平3 井用螺杆泵技术参数

此型号的螺杆泵通过调整转速来调整工作制度，调参方便，工作稳定，排量适应区间大。

3)葡平3、齐平5、齐平3 井螺杆泵施工管柱示意图

从施工管柱示意图1 可以看出，螺杆泵排液工艺油套环空是连通的，因此螺杆泵排液可以在排液的过程中进行测试，实时监测动液面。

4)葡平3、齐平5、齐平3 井现场应用分析

葡平3 井数据曲线(见图2)可以看出，随着螺杆泵排液时间的推移，储层产液量逐步递减，趋于稳定时，日产液量45 m3/d。随着产液量的递减，螺杆泵转速也随之下降，其沉没度和井底流压也不断下降，当转速降至65 r/min 时，井底流压及沉没度呈现略微上升趋势。此时螺杆泵的排量略低于地层供液能力，泵工作运转稳定。

在此工作制度调整变化过程中，获得泵下最低流压值为7.35 MPa。在此流压值下，求取了地层最大产能。若要求取更低流压条件下地层的产能，则需提高螺杆泵转速，增大泵的排量。从螺杆泵的沉没度和转速变化可以看出，在前期转速未调整时泵的沉没度下降很快，如果保持高转速不变，则动液面很快就会降到泵筒以下，螺杆泵沉没度将变为0，泵处于干抽状态，这样会出现烧泵。为了满足螺杆泵的沉没度要求，只能不断降低转速，直至一合适转速(葡平3 井约为70 r/min)沉没度才趋稳定，满足螺杆泵沉没度的最低要求，因此难以求得更低流压条件下的产能。

此时螺杆泵的排量与储层供液量达到平衡，这对开发井是合理配产，但对大型压裂后返排的探井，难以真实反应地层的供液能力，也影响残液返排速度，从而影响产能数据的获取。

从齐平3 井的数据曲线(见图3)也可发现现类似的规律，齐平3 井由于螺杆泵故障，中间停泵2次，故其曲线波动比较明显。

葡平3 井和齐平3 井返排前期产液量比较大，后期衰减较快。齐平5 井的产液特点与这两口井区别很大。从图4 曲线可以看出，齐平5 井储层供液能力很强;在螺杆泵以120 r/min 的转速运转时，其日产液已过100 m3，而螺杆泵的泵效大于100%，逐步提高螺杆泵转速，其产液量随之上升，直到转速达200 r/min，日产液达150 m3，螺杆泵的泵效略低于100%。其沉没度和井底流压呈现出的规律与局限性，与葡平3 井和齐平3 井类似。

试油井需要了解储层的产能情况，因此需要求取储层在不同工作制度下的产量。螺杆泵排液，通过调整转速，实现不同的工作制度，获得相应的产量及井底流压数据，参数调整均十分灵活，不影响生产，能实现连续返排。由于受其最大下深和最大井斜度的限制，难以求得较低井底流压下储层产能。

3 结论

1)螺杆泵由于其投资少，结构简单，调参灵活，排量适应区间大，在产能高或低的探井均具有一定的适应性，能够实现连续返排，可以实时监测动液面情况，在水平井探井试油中应用效果明显。

2)在斜井或水平井，螺杆泵受下泵深度和井斜度的影响，其检泵周期有所缩短;对较低流压条件下的产能求取受到限制，比如以上三口井的最低流压值只能求得到7 MPa 左右，再往下的产能求取难以实现。

3)由于螺杆泵存在沉没度的最低要求，对水平段比较长的水平井，可能出现动液面深度无法满足下泵深度处泵的沉没度值，从而无法真实反应储层的产能情况。

4)综合分析来看，在需要求取较低流压值条件下产能的水平井或大斜度井，建议谨慎使用螺杆泵试油。

［1］ 黄有泉，何艳，曹刚.大庆油田螺杆泵采油技术新进展［J］.石油机械，2003.31(11):65－69.

［2］ 刘彬.螺杆泵试油投产一体化试验［D］.成都:西南石油大学硕士论文，2012.

［3］ 张连山.国外螺杆泵采油系统的现状与发展［J］.国外石油机械，1997，8(1):27－33.

［4］ 高圣平.井下单螺杆泵发展综述［J］.国外石油机械，1999，7(1):1－7.

［5］ 大任.杆式泵和螺杆泵的新技术［J］.国外石油机械，2000，8(9):57－60.

［6］ 孙永涛，马魁魁，陆爱华.浅海试油排液工艺的对比及优选［J］.油气井测试，2010，6(3):33－35.