摘要：老油田開發(fā)后期，高含水、偏磨、出砂等因素使機桿泵采油井故障率增加，嚴重制約了油井正常生產(chǎn)。螺桿泵采油工藝技術在濱南采油二礦濱南油區(qū)應用后，以其對目前油井條件較好的適應性，不僅使油井舉升工藝工況得到改善，電能消耗大幅降低，還使油井偏磨和出砂得到一定緩解，延長了油井免修期，提高了開井時效，降低了生產(chǎn)成本，具有良好的推廣價值。

關鍵詞：勝利油田；螺桿泵采油；應用

一、引言

濱南采油廠濱南油區(qū)，構造位于東營凹陷西北部，濱南一利津斷裂帶的東段，北依濱縣凸起，南臨利津洼陷，西靠林樊家構造，東與利津油田相鄰。主要含油層系有沙一、沙二、沙三、沙四段4套，泥質膠結居多，油層孔隙非均質性嚴重，是一個被斷層復雜化的斷塊油藏。自滾動勘探開發(fā)至今，完鉆各類油井438口，是濱南采油廠主要的產(chǎn)油區(qū)塊之一。經(jīng)過近四十年的開發(fā)，油井受高含水、偏磨、出砂等因素的影響，油區(qū)生產(chǎn)形勢日益嚴峻。為扭轉被動的生產(chǎn)局面，濱南采油二礦在進行大量現(xiàn)場調研和科學論證的基礎上，引進了一批適應濱南油區(qū)目前油井生產(chǎn)條件的采油工藝，其中螺桿泵采油工藝技術在該油區(qū)應用中，效果顯著。

二、目前濱南采油廠濱南油區(qū)采油工藝現(xiàn)狀調查

濱南采油二礦濱南油區(qū)以機械采油方式為主，機械采油產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的97.2％，其它方式采油約占油井總產(chǎn)量的2.8％。機械采油中機桿泵采油占主導地位。

1.機械采油工藝技術應用情況

目前，濱南有桿泵采油304口，日產(chǎn)液量2746.2t/d，日產(chǎn)油量805t/d，綜合含水71％。生產(chǎn)井數(shù)占該區(qū)油井開井數(shù)的97％，日產(chǎn)油量占總產(chǎn)量的96.8％。近五年的油井調查，機桿泵的年維護作業(yè)在180井次以上，投入作業(yè)成本1000萬元以上。平均泵效40％，油井免修期577天。

濱南油區(qū)采用其它采油方式還包括自噴采油，油套合噴，目前正常生產(chǎn)5口，日產(chǎn)液量210t/d，日產(chǎn)油量45t/d，綜合含水78.6％，生產(chǎn)井數(shù)占該區(qū)油井開井數(shù)的3％，日產(chǎn)油量占油井總產(chǎn)量的3.2％。

2.影響機采效果的主要因素分析

機桿泵的機采效果通常用抽油機機采效率來衡量，影響機采系統(tǒng)效率的因素既有地面管理因素，也有地層和井筒因素，由于機桿泵采油工藝在濱南油區(qū)占主導地位，因此，我們對近五年維護井作業(yè)原因進行了調查，調查中發(fā)現(xiàn)由于油井偏磨和出砂造成維護工作量的占全年維護作業(yè)量的60％左右，成為影響油井正常生產(chǎn)的主要因素。造成油井偏磨的主要因素有：井斜、油管蠕動、抽油桿失穩(wěn)、綜合含水高等。管柱偏磨是機采中較難治理的工藝難題，濱南油區(qū)采用了多種途徑對管柱偏磨進行綜合治理，其主要措施有：抽油桿扶正器、下防偏磨桿與加重桿、下防磨增效裝置、更換大直徑油管、更換鍍鉻防偏磨接箍、使用井口旋轉裝置、改小電泵采油及螺桿泵采油等。

油井出砂是砂巖油層開采過程中最為常見的問題，濱南油區(qū)對油井出砂的防治以機械防砂為主，化學防砂為輔，根據(jù)油井條件擇優(yōu)選用。

近幾年，隨著螺桿泵采油技術的不斷發(fā)展，以其所具有的排砂、抽稠特性和節(jié)能方面的不俗表現(xiàn)，逐漸受到人們的重視。濱南采油二礦嘗試改變現(xiàn)有單一的機桿泵采油模式，引進和應用了螺桿泵采油工藝技術，收到較好效果。

三、地面驅動螺桿泵的現(xiàn)場應用及效果評價

(一)地面驅動螺桿泵的采油工藝原理、配套設備及應用范圍

地面驅動采油螺桿泵是一種新型的采油機械，主要由地面驅動裝置和井下螺桿泵兩部分組成。(圖1)

1.螺桿泵工藝原理

地面驅動裝置將井口動力通過抽油桿的旋轉運動傳遞到井下，驅動螺桿泵工作。井下螺桿泵由轉子和定子組成，轉子是螺桿泵中唯一的運動部件，它是由高強度鋼經(jīng)精加工及表面鍍鉻而成；定子采用高彈性合成橡膠。由于轉子與定子配合時形成一系列相互隔開的封閉腔，當轉子轉動時，封閉腔沿軸向由吸入端向排出端運移，在排出端消失，同時吸入端形成新的封閉腔，其中腔內(nèi)所盛滿的液體也就隨著封閉腔的運移由吸入端推擠到排出端。這種封閉腔的不斷形成、運移、消失，起到了泵送液體的作用。

2.主要配套設備

(1)地面驅動裝置構成及作用

地面驅動裝置的作用是支撐驅動抽油桿，進而帶動井下螺桿泵，完成把井下液體抽到地面。主要由驅動電機、皮帶傳動系統(tǒng)、齒輪箱體、防反轉裝置、井口密封等部件組成。(圖2)

驅動電機：采用Y系列三相異步電動機，安裝在電機調節(jié)板上，通過改變電機的位置，可以調節(jié)皮帶的松緊。

皮帶傳動系統(tǒng)：將電機的輸出動力傳遞到齒輪箱體。通過更換皮帶輪調節(jié)地面驅動裝置的工作轉速進行調參，從而控制油井產(chǎn)量。

齒輪箱體：將電機提供的動力通過一對弧齒錐齒輪傳遞給光桿，由光桿帶動抽油桿及轉子，同時承受整個桿柱的軸向負荷。

防反轉裝置：根據(jù)結構形式的不同，目前防反轉裝置分為液壓防反轉、棘輪棘爪防反轉和剎車盤式防反轉裝置。停機時，防反轉裝置吸收抽油桿的反轉扭矩，使抽油桿上儲存的扭矩釋放，有效地防止脫扣。

井口密封：按密封方式不同分為盤根盒密封和整體式機械密封裝置，阻止光桿處井液外溢。

(2)電控柜

電控柜的作用是控制、保護螺桿泵采油系統(tǒng)的正常運行，有普通盒變頻調速兩種型式。普通電控柜的主要功能是控制電機的啟動、停止；缺相、過載保護；電流、電壓顯示。變頻調速控制柜的作用是通過調節(jié)工作頻率來實現(xiàn)無級調速，保護螺桿泵采油系統(tǒng)的正常運行。

3.螺桿泵的型號、技術特點及適用范圍

(1)螺桿泵型號：

通常按主要參數(shù)每轉排量和級數(shù)來區(qū)分，目前礦場常用螺桿泵的技術參數(shù)(表1)：

(2)主要技術特點：

A.沒有閥件，適合抽吸高粘、高含氣原油；

B.靠扭矩傳動工作，磨擦阻力??；

c.其定子內(nèi)的橡膠襯套對砂有一定的容讓性，適合開采高含砂原油；

D.流量均勻，對地層不產(chǎn)生沖擊作用，防止地層激動出砂。

(3)適用范圍：

原油粘度≤5000mPa.S，含砂≤2.5％，油氣比≤4.00m3/m³，泵吸入口處溫度≤90℃。

(二)現(xiàn)場應用實例

1.選井

根據(jù)螺桿泵的適用范圍，我們對動液面在300米以上，含砂≤2％的抽油井進行了篩選，最終選擇了BNB35-13、BNB64-48二口井，油井基本數(shù)據(jù)和生產(chǎn)情況見表2。

2.最佳設計方案的確定

我們首先根據(jù)油井供液能力和泵要求的沉沒度，確定了下泵深度和泵的排量，分別選用LGB1100-16、LGB1200DT16兩種大排量螺桿泵，以提高油井產(chǎn)量。并根據(jù)井斜曲線，將斜井的泵掛深度設計在靠近直井段的平滑井段處，以降低管柱偏磨；然后根據(jù)下泵深度和額定壓力，選擇了泵的級數(shù)，調節(jié)轉速，優(yōu)化油井工作制度，避免強采可能導致地層出砂，并結合螺桿泵特性曲線，優(yōu)化確定了其它設計參數(shù)，

(三)應用效果評價

2008年2月，濱南油區(qū)第一口螺桿泵生產(chǎn)井BNB35-13試驗成功；7月，BNB64-48井相繼轉入螺桿泵生產(chǎn)。我們對兩口螺桿泵采油井的生產(chǎn)情況進行了跟蹤，兩口螺桿泵淺抽井，平均泵掛深度較原抽油泵上提了464.72米，節(jié)約了管材。從油井生產(chǎn)資料的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，呈現(xiàn)出“兩升一降一長”的良好態(tài)勢：即產(chǎn)量上升、機采效率上升、節(jié)能降耗、免修期延長。

1.產(chǎn)量上升

三口油井下螺桿泵后產(chǎn)量明顯上升，日產(chǎn)液量由114.4t/d上升到200.9t/d，日產(chǎn)油量由2.7t/d上升到5.9t/d，初增油3.2t/d，累增油392.1t。(見表3、圖4)

2.機采效率上升、節(jié)能降耗

二口油井下螺桿泵后機采效率明顯上升，平均機采效率由22.53％上升到31.58％，上升了9.05％；平均噸液百米耗電由1.79kw·h/t·m下降到1.42kw·h/t·m，下降了0.37kw·h/t·m，經(jīng)濟效益可觀。(表4、圖5)

3.免修期延長

換泵前兩口井的平均免修期約為200天，轉入螺桿泵后目前均正常生產(chǎn)。其中利BNB35-13井自采用螺桿泵生產(chǎn)以來已累計正常生產(chǎn)313天。

四、幾點建議

1.大井段井斜超過36。的斜井、管柱偏磨嚴重而頻繁作業(yè)油井，建議采用螺桿泵與連續(xù)抽油桿配套使用，或采用內(nèi)襯油管，以減輕偏磨帶來的負面影響；

2.液面600m以上，排量300m3的電泵井，采用大排量螺桿泵采油，以降低電耗；

3.在充分論證綜合考慮基礎上慎重選井，保證應用效果。

五、結論：

地面驅動螺桿泵在濱南二礦濱南油區(qū)的成功應用，不僅改善了油井舉升工況，提高了機采系統(tǒng)效率，還改變了原來單一的機采方式，使采油方式更貼近油井條件。應用中積累的大量基礎數(shù)據(jù)，為后續(xù)選井提供了可靠依據(jù)，該工藝具有一次性投資少、適應范圍寬、節(jié)能效果好等優(yōu)點，有較高的推廣應用價值。

參考文獻：

[1]連經(jīng)社等編.勝坨油田采油工藝技術[M]北京：中國石化出版社，2004

[2]楊樹棟主編.采油工程[M]東營：石油大學出版社，2000