水平井压后螺杆泵排液试采技术

孙继东

（大庆油田有限责任公司试油试采分公司工程技术大队 黑龙江大庆 163412）

水平井压后螺杆泵排液试采技术

孙继东

（大庆油田有限责任公司试油试采分公司工程技术大队 黑龙江大庆 163412）

螺杆泵作为井下排液的一种手段，因系统设备尺寸小、维护和管理方便等优点，在油田上逐步得到推广和使用。本文简要介绍了螺杆泵结构特点、工作原理以及主要工具配件等，并提出改进措施和建议。

螺杆泵；排液；试采

作为井下排液的一种手段，螺杆泵首先被应用在采油系统。因为其系统设备尺寸小、维护和管理方便、系统效率高等优点，日益受到了人们的关注，在油田上应用越来越广泛。

随着大庆油田地区勘探开发力度不断加大，螺杆泵越来越多地应用在水平井压后排液试采过程中。随着螺杆泵应用范围的扩大，需要加强螺杆泵井施工中的技术指导以及日常生产中的管理，以保证螺杆泵排液试采质量。

1 螺杆泵结构及原理

1.1 螺杆泵结构

目前国内各油田现用的螺杆泵采油系统，一般都选用地面驱动方式（图1）。

地面驱动螺杆泵系统主要由地面驱动、螺杆泵和抽油杆3部分组成。其中，地面驱动部分由电动机、减速箱和光杆密封器等组成；井下螺杆泵由转子和定子组成，转子是由高强度钢材料制成的单头螺旋线体，有坚硬耐磨、光滑的镀铬表面，定子则是一个在钢管内硫化成型的双头螺旋线体，其内橡胶定子具有柔软的弹性。

1.2 螺杆泵工作原理

螺杆泵动力由井口电动机输出，动力通过抽油杆传递给井下螺杆泵转子，驱动转子转动。在螺杆泵转子与定子之间形成一个个密闭的空腔，当转子在定子内转动时，封闭腔就沿轴向由吸入端向排出端运移，封闭腔在排出端消失、吸入端形成新的封闭腔，腔内所盛满的液体也就随着它的运移由吸入端推挤到排出端。封闭腔的不断形成、运移、消失，起到了泵送液体的作用，最终将井内液体举升到地面。

2 水平井压后螺杆泵排液试采管柱结构

水平井压后螺杆泵排液试采管柱结构通常有捆绑式和常规式两种（图2）。

捆绑式管柱结构的特点是：信号电缆与直读电子压力计连接，直读电子压力计安装在特制的压力计托筒内，下井时将托筒连接在泵限位短接与旋转油管锚之间，压力计信号电缆捆绑在螺杆泵定子以上管柱的外侧，测量井下压力并通过信号电缆传递到地面的接口箱上。但如果油管锚定装置失灵，定子以上管柱将发生旋转掉井事故，捆绑在管柱外面的信号电缆就会缠绕在管柱的外侧、挤在掉井管柱与套管内壁之间，故障难以处理。所以，在水平井压后排液试采中应尽量避免使用捆绑式管柱，而选用常规式管柱结构。由于常规式管柱结构用长时间存储压力计代替了直读压力计，不使用信号电缆，因此可消除事故隐患。

2.1 压力计托筒

压力计托筒可保护长时间存储压力计，压力计与托筒间采用悬挂和扣连接两种方式固定，起到减震、防磕碰的作用。下井前，要设定好压力计采样时间间隔，确定长时间存储压力计已正常启动后，将其正确连接在压力计托筒内。

2.2 盲接头

盲接头主要有两个作用：一是上部沉砂；二是防止油管内落物掉入井下。

2.3 打压球座

打压球座与液压油管锚定支撑装置配套使用，装置内有一3个销钉限位的密封球阀，当油管内正向加液压17～21MPa时，打压球座的3个限位销钉剪断，外径为58mm密封球阀被打落，通过筛管掉落到沉砂尾管下面的盲接头上。

连接打压球座前，首先要检查3个销钉是否安装全、有无变形，然后方可连接下井。

2.4 旋转油管锚

螺杆泵正常运转时，其转子在定子内做正向旋转运动。为防止定子及与之连接的油管柱发生旋转，螺杆泵必须与油管锚定装置配套使用。油管锚定装置同时还有扶正、固定管柱的作用。旋转油管锚是油管锚定装置的一种，主要与螺杆泵配套使用，当井下螺杆泵运转（正旋）时，旋转油管锚的3个刀型牙块会立即张开，镶嵌到套管内壁上，将螺杆泵管柱锚定牢固，保证井下螺杆泵正常运转。

旋转油管锚入井10m左右，可在井口正旋管柱，如果管柱转不动则说明旋转油管锚完好。将其起出井口，将3个刀型牙块复位后，可进行下螺杆泵管柱作业；如果管柱能转动，则说明旋转油管锚有问题，要及时将其起出、检查或更换。

2.5 液压油管锚定支撑装置

螺杆泵启动后，如若始终保持连续运转状态，旋转油管锚就会对整个螺杆泵管柱会起到很好的锚定作用。一旦停泵，旋转油管锚就会发生反向旋转，旋转油管锚以下管柱易出现倒扣掉井事故。频繁启动螺杆泵，会使旋转油管锚刀型牙块磨损严重、镶嵌不到套管内壁中，从而导致旋转油管锚定失灵、锚定装置以上管柱倒扣掉井事故。为了消除上述事故隐患，可将液压油管锚定支撑装置与旋转油管锚配合使用，前者产生的纵向锚定作用与后者的横向锚定作用相互配合，在排液试采期间起到很好的锚定作用。

液压油管锚定支撑装置与打压球座配套使用，当螺杆泵定子下到井内设计深度后，油管内正向加液压，液压加至8～12～15～17MPa时，液压油管锚定支撑装置座封完毕，继续加压17～21MPa后，打压球座中的密封球阀被打落，整个打压座封过程结束。

2.6 限位短接

限位短接连接在螺杆泵定子底部，长约30cm左右，形状和挡球短接相似。限位短接内装有一个有一定厚度、钻有若干孔眼的挡板，用于限制转子的下深并保证液体流通通道。

2.7 泵上延长管

泵上延长管为2m左右的102mm油管短接，其外径与螺杆泵外径相当。螺杆泵转子完全入泵后，需上提约1m的防冲距。螺杆泵运转时，外露的转子摆动幅度较大，对管柱内壁磨损严重，所以螺杆泵定子上部不宜马上变径，上部约2m处需有一个相对较大的空间，以减缓转子上部对管柱内壁的磨损。另外，泵上延长管内径为89mm，内部空间较大，也可减缓转子对管柱内壁的磨损。

2.8 油管（泵）扶正短接

油管扶正短接长85cm，外径89mm，在其外体两个油管接箍之间套装了一个外径120mm的塑质扶正套，可在扶正短接的两个接箍间自由滑动。油管（泵）扶正短接主要起扶正定子及整个管柱的作用，防止螺杆泵运转时转子产生偏磨。

2.9 光杆

光杆两端无抬肩（变径），易穿过盘根盒（光杆密封装置），其表面光滑，便于密封。下螺杆泵作业前，要备好抽油杆短接，防冲距调好后要保证光杆上面的接箍正好坐在井口动力系统的方卡上，避免方卡子滑动光杆下落的掉井事故。

3 应用建议

随着螺杆泵井配套技术、工艺的日益成熟，螺杆泵的应用越来越广。但在现场应用中，螺杆泵也暴露出了一些瓶颈技术，如：螺杆泵井必须具有一定的供液能力和100m以上沉没度，否则易发生烧泵现象；用回声仪探测环空液面控制泵沉没度的测量频率高和液面降至1000m以后误差较大等。

对井下螺杆泵因沉没度过低烧泵的自动停机技术进行科研攻关时，建议从以下两方面入手：一是摸清单井液面降低与电流变化之间的关系，预测出沉没度100～200m时的电流值，当电流达到这一数值时实现自动停机；二是对井口流量进行监控，当井口流量降低到一定数值时实现自动停机。