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螺杆泵的研究与应用得到了快速发展

发布日期:2017-12-01 点击: 次

螺杆泵抽油是近些年发展起来的一种先进的采油工艺技术,因其系统设备尺寸小、维护和管理方便、系统效率高等优点,受到了人们的日益关注,并在油田上逐步得到广泛的推广和使用。螺杆泵采油现状、发展趋势、螺杆泵的采油原理,然后根据地面驱动螺杆泵的工作特点,分析了传递动力的抽油杆柱受力状况,认为抽油杆柱受复合载荷的作用,在承受扭矩的同时承受较大的轴向力,给出了各种载荷的计算方法。提出了组合杆柱的等强度设计方法,即先按要求及标准确定各级杆柱的直径和长度,然后按强度条件进行校核。

为了监测螺杆泵工作状态,判断故障原因,挖掘油井潜力,保障设备安全、可靠、有效地工作,提高螺杆泵井的科学管理水平,有必要开展螺杆泵井工况诊断和参数优化设计方法研究。

地面驱动螺杆泵采油系统的抽油杆柱,在传递扭矩过程中会产生较大的横向挠曲变形,使抽油杆柱与油管内壁发生摩擦。为了减少摩擦损失,延长抽油杆柱和油管柱的寿命,在抽油杆柱上配置一定数目的扶正器是非常必要的。本文建立了螺杆泵井抽油杆柱受力动态模型,并建立了抽油杆柱的运动方程,采用弹性稳定理论中的能量方法,求解了螺杆泵井抽油杆柱在运动过程中产生的横向变形,确定扶正器适当的安装位置,控制杆柱的变形,避免杆柱与油管内壁摩擦而造成油管和抽油杆柱的过早报废。

进入90年代,螺杆泵的研究与应用得到了快速发展,许多技术规范己经制定出来,每年都有一些新工艺、新技术进入应用领域。目前,螺杆泵举升技术和其它举升技术一样,己被国内外各油田广泛采用。

螺杆泵采油系统与其它机械采油设备相比,具有以下优点:

1.泵效高。螺杆泵容积效率高,一般在70%-90%,普通抽油泵泵效为30%-60%,电潜泵泵效为40%-50%。螺杆泵是现有采油机械设备中能耗最小、泵效较高的泵种之一。

2.节省投资。螺杆泵与电潜泵、水力活塞泵和游梁式抽油机相比,由于其结构简单,地面设备易拆卸且维修方便,是探井、试采和试油的首选抽油方式。螺杆泵运行平稳,电流波动比抽油机小,而且运行电流也比抽油机小,节电效果明显,能提高电网稳定性。

3.地面装置结构简单,安装方便。可直接坐在井口套管四通上,占地面积小,除原井口外,几乎不另占面积,可以很方便地罩上一个防盗井口房。

4.适应粘度范围广,可以举升稠油。一般来说,螺杆泵适合于粘度为8000mPa.s(50℃)以下的各种原油流体,因此多数稠油井都可以应用。

5.适应高含砂井。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%(除砂埋之外)的情况下螺杆泵可正常生产。

6.适应高含气井。螺杆泵不会气锁,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。

7.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,而且设备占地面积小,因此适合海上油田丛式井组甚至水平井的采油井使用。

8.允许井口有较高回压。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。

9.较强的恢复工作能力。当发动机或电动机停转时,在某些情况下,砂沉积在泵的上部。与有杆泵比较,螺杆泵有更大的可能恢复工作。

10.无污染,噪声小。螺杆泵是由电动机带动的,噪声比抽油机低很多,特别适合于生活区或人口密集区的油井使用。

11.操作方便,便于管理。螺杆泵结构简单,操作安全可靠,并且运动件少,便于生产管理。一般只要定时对减速箱加润滑油和井口加盘根就能保证油井正常生产,减轻了工人劳动强度。

虽然螺杆泵采油具有很多优点,但在某些方面也存在一定的缺点:

1.定子容易损坏。这就使检泵次数较多,而且每次检泵,必须起下管柱,增加了检泵费用。

2.泵需要流体润滑。如果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。

3.定子橡胶不适合在注入蒸气井中应用。

4.螺杆泵不允许空转,空转可导致泵报废。

5.虽然操作简单,但操作人员不经适当操作训练,操作不正确,也会造成泵的损坏。

6.螺杆泵与有杆泵比较,总压头较小。目前大多数现场应用是在井深1000m左右,批量生产的螺杆泵装置压头都比较低。对高压头泵正在试验,但是,当下泵深度大于2000m时,扭矩大,杆断脱率较高,使井下工作量增大,技术还不过关。

综上所述,螺杆泵采油技术也和其它举升方法一样,都有其优缺点和适用条件,各油田可根据开发区块的实际情况进行选择。
 

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