螺杆泵采油技术的改进和应用的若干思考

2022-09-11

螺杆泵属于一个容积式转子泵, 主要依靠由螺杆和衬套形成的密封腔的容积变化进行液体的吸入与排出。根据具体的螺杆数目, 螺杆泵共存在单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵、五螺杆泵几种类型。螺杆泵的特征之处在于流量平稳、具备自吸能力、工作可靠、效率高、噪声低、使用寿命长, 以及输送介质过程中不会产生涡流情况, 对介质的粘性不敏感, 能对较高粘度的介质有效输送。

一、螺杆泵采油技术运行中存在的问题

1. 磨损井方面的问题

在观察了磨损井的磨损面积后得出, 主要由某一深度而引起螺杆泵井杆管出现磨损现象, 从该深度以下发生了磨损, 而且磨损越朝下发展, 磨损率就会越来越大。实践调查证明, 一般导致磨损现象出现的地方均处于中下部, 从中下部开始就存在杆管磨损问题的井占到了百分之八十之多。比如, 某单位中磨损井达到了五十口, 以杆结构为出发点, 空心杆比实心杆磨损率高, 因此空心杆磨损更加严重。关于转动速度方面, 转动速度快的井比转动速度较慢的井磨损率更高。只有百分之三的井的转动速度未超过100r/rain, 因此相较于转动速率较低的井。转动速度较快的井存在更显著的磨损程度。关于磨损方面, 抽油杆位于油管壁上, 其中一侧有着明显的磨损率, 导致油管管体被磨出裂缝;井杆和管壁出现了由于圆周而磨损的迹象, 但磨损最为严重的要属其杆箍位置。

2. 杆管磨损方面的问题

从转子偏心运动理论角度上找出引起杆管磨损的具体原因。转子和与转子相连的底部抽油杆实施偏心旋转运动完全由杆泵的结构与转子的偏心运动特征所决定。实际中, 转子偏心达到了三到十毫米, 引起该现象的原因是油管与抽油杆之间的环空太过于狭窄, 若不及时通过匹配高效的措施进行处理, 就会导致部抽油杆与油管间磨损情况的发生。

从离心惯性力作用角度上深入细致的分析了引起杆管磨损的具体原因。杆柱中的质量中心与竖直井筒中的几何中心线之间出现了一定的偏离, 旋转过程中, 常常会由于质量偏心而产生的离心惯性力会造成杆柱弯曲变形, 倘若杆柱弯曲挠度已等同于油管与杆柱的径向间隙, 杆柱将和油管间发生摩擦。旋转过程中的杆柱的轴向力在井的进一步深入下慢慢降低。如果实际发生了横向力作用, 那么杆柱弯曲情况在所难免, 而且杆柱在弯曲和拉压刚度下存在一定的弹性恢复力。随着井深越来越深以及杆柱长度较大时, 杆柱不会出现较大的弯曲与拉压刚度, 这样就不用判断公转和自转两者间的差异性, 从而清楚的知道杆柱中心线的弓形面将经地面转速围绕井筒中心线进行旋转作业。此时, 检查泵过程中就能明显的看到杆在管壁上有因圆周磨损而带来的迹象。螺杆泵实践运行时, 由于离心惯性力而造成的弯矩与转速和两扶正器之间的距离成正比关系, 即转速与扶正器之间的距离会对弯矩造成巨大的影响。若转动速度快, 并且未安装相应的扶正器或扶正器数量少, 那么在离心惯性力作用下将会产生更多的弯矩, 进而导致杆柱弯曲, 杆、管严重磨损情况。

二、螺杆泵采油技术的应用改进措施

1. 通过螺杆泵电加热系统防脱断技术对螺杆泵井杆柱脱断加以改进

首先, 合理安装阻尼式液压驱动装置, 以保证较高的防脱断水平, 此类型的装置存在双液压刹车系统, 停机后, 无需人工进行任何操作, 光杆扭矩会自动的逐渐释放, 恢复到自然状态后停止。其次, 对于电加热抽油杆, 应首选锥形丝扣的螺纹, 相较于普通的抽油杆, 其多出三扣, O型圈实际能在温度为一百五十度的情况下运行, 不仅使得螺杆泵电加热抽油杆的防脱断水平进一步增强, 而且密封性也得到了提高。最后, 通过炖杵、摩擦焊这两类形式进行电加热抽油杆的制造, 中频调质处理后, 使得电加热抽油壁达到了五到六毫米的厚度, 接头外径达到了五六十毫米, 抽油杆的防脱断能力水平有效提高。

2. 优化下泵参数, 促进螺杆泵正常运行

为了使螺杆泵运行的有效性与有序性, 应明确具体科学的下泵参数。为了严防杆、管磨损现象, 降低杆的断脱率, 应对扭矩、弯矩、共振予以适当的降低。为了达到上述种种目的, 要求螺杆泵运行过程中应时常处于中低转动速度状态下。所以对下泵实际设计时, 必须充分考虑油井的产能及供排要求, 用较低的转动速度来选择匹配的泵型。

3. 其它配套技术改进

将匹配的单流阀安装于井下合适部位, 以提高杆柱的防脱断能力。并且螺杆泵吸入口相应位置处也必须存在单流阀, 这样能够使作用于杆柱上的反转势能进一步降低, 避免较快的反转速度, 防止地面驱动装置防反转系统存在过高的运行负荷。螺杆泵停运时, 单流阀启动, 使得油管内高压液体难以通过较低的速度流回到井底中, 或者高压液体回流过程中没有杆柱反转的情况。

科学有效设计内扣光杆螺杆泵驱动杆, 一般的光杆上部以外螺纹口为主, 在完成完井提防冲距后, 井口具体遗留高度通常达到了1到1.5左右 (预留卡子达到了0.2m的高度, 提防冲距达到了0.8到1.4m) , 倘若存在较快的转动速度, 将会导致上部光杆弯曲、断裂情况, 带来严重的安全隐患问题, 因此对内扣光杆设计必须遵循合理性原则, 采用匹配有效的提捞杆, 完井中杆柱到位后, 光杆顶部要留在井内, 利用相应的提捞杆科学合理的改进防冲距, 保证光杆遗留高度处于0.3m完井, 以提高工作场所的安全性。

结论

综上所述可知, 引起螺杆泵井杆、井管磨损情况的原因是两者接触载荷而致, 对采油作业效率造成不小的影响, 阻碍了企业经济效益的提升。所以必须深入分析螺杆泵采油技术作业中存在的问题, 并积极探讨螺杆泵采油技术的应用改进措施, 从而使其更加的完善和更好的应用。

摘要：螺杆泵采油技术是油田采油过程中不可或缺的一项重要技术, 能够达到节约能耗、增强作业效率、简化工序、降低成本的目的。我们都知道, 一切事物存在利也存在弊, 螺杆泵采油技术也不例外, 实际应用中会出现井杆与井管磨损等问题, 对油田采油作业造成了一定的影响, 致使其难以正常有序的进行下去, 阻碍了采油效率的提升, 经济效益不可观。本文首先指出了螺杆泵采油技术运行中存在的问题, 其次提出了螺杆泵采油技术的应用改进措施。

关键词：螺杆泵,采油技术,改进,应用,措施