浅谈潜油螺杆泵采油技术的发展前景

浅谈潜油螺杆泵采油技术的发展前景

靳文强董安逸田瑞

中国石油长庆油田分公司第五采油厂，宁夏 吴忠 751500

摘要：我国水和电的交换已成为当务之急，由于电力消耗占石油成本的很大比例，石油行业正在努力实施节能减排政策，以最大限度地降低生产成本。与其他采油方式相比，潜油螺杆泵采油系统具有能耗低、制造成本低、隐患少、维护成本低等诸多优点。适用于高黏度原油的开采。

关键词：潜油螺杆泵；采油技术；发展前景

1潜油螺杆泵采油系统的基本原理

电动螺杆泵采油系统是一种无杆采油设备，由三部分组成：地面部分、地下部分、油管和电缆。地下部分包括螺杆泵、联轴器、保护器、减速机器、马达，而地下部分则是由变压器、变频器等辅助装置构成的。通过电缆将动力传输给潜油电机，螺杆泵电子设备往复直线运动，速度较低。从而实现原油由泵的输入端向输出端的流通。这种运动方式可以在联轴器和减速机器中实现，系统的效率和可靠性也因此而提高。这种采油方法可以有效地生产出具有高黏度、高含砂量或高蜡、含气量等聚合物组分的原油，而且系统的连续泵送稳定性极高，不会对储层造成任何压力。此外，无杆生产设备不会出现抽油杆变形，从而大大降低了维护成本，并减少了因变形而产生的能耗。由于系统整体相对较小，因此更适合海上平台作业。

2潜油螺杆泵采油系统的组成

潜油螺杆泵生产系统由地面和地下两部分组成。地下部分由潜油电机、减速器、保护器、联轴器和螺杆泵组成。地面部分配有变频器控制器，通过电缆向地下电机传输电力。

(1)潜油电机：潜油电机是潜油螺杆泵控制系统的中心元件，由定子、叶轮、止推轴承和电机油循环系统组成，为控制系统提供动力。

(2)减速器：在电机和螺杆泵间起调速及杠杆作用，将电机输出的扭矩增大，再经联轴器传递给螺杆泵。

(3)保护器：它位于减速机器和联轴器中间，起到连接作用，补偿减速机器内部和推力轴承的润滑油，均衡密封腔内外压力；而系统提供的防护器则可以阻止井液流入系统，补偿系统内部的电油损失，并且可以有效地均衡系统内部气压，从而保证系统的正常运行。

(4)联轴体：减速器输出轴的固定轴旋转转换为螺杆泵转子的行星偏转运动。内置推力轴承承受螺杆泵转子反馈的轴向载荷，并将其传递至轴套，最后将其转化为抽油管承受的张力。

(5)变频器：一是保护电机而实施软启动，二是使螺杆泵达到最优经济使用寿命而实现变频调速。

3潜油螺杆泵采油系统的发展

进入21世纪，随着国内对国外技术的引进、加工制造技术发展和材料科学的进步，国内油田、采油设备生产厂商与高校和研究院对欧美技术的持续跟进，先后研制出空心转子螺杆泵和不同工作环境的定子材料，使螺杆泵可以适应更加恶劣的工作环境[11]。我国潜油螺杆泵技术研究已经大大缩小了与欧美先进国家的差距。在大排量潜油电泵上井作业中，采用螺杆泵代替电泵。螺杆泵的转速可达180rpm,每日产液量可达200万升，动态表面可以保持在300m以内，每日产油量超过7t,完全满足了电动泵采油的需求。由于潜油螺杆泵采油系统成本低、功耗低、维护成本低，适合开采高黏度、高聚合物含量的原油，并且由于其井上单元相对较小，被广泛应用于沼泽地区、水平井、斜井、海上作业等。在我国渤海湾地区，如渤海油田、辽河油田、胜利油田等，其应用较为广泛。因此，这种采油技术在其他领域的应用相对较少。许多国外石油公司对潜油螺杆泵提出了新的发展方向，如金属定子潜油螺杆泵、合成材料潜油螺杆泵，等壁厚定子潜油螺杆泵，多吸入口潜油螺杆泵和插入式潜油螺杆泵。这些研究目前正在进行，并取得了一定的成果。英国石油公司已将插入式潜油螺杆泵投入使用，但结果并不显著，这表明对潜油螺杆泵的研究仍需继续。

4对潜油螺杆泵采油系统的完善和研究重点

4.1对潜油螺杆泵采油系统中各种设备的完善

(1)为了延长潜油螺杆泵的使用寿命，应采用更合理的连接方式，科学调整转子表面参数。另外，当螺杆泵的油量在不同的油区变化很大时，还会对橡胶的寿命造成很大危害。如果不注意，橡胶的使用寿命可能会严重受损，甚至失去功能。所以，在生产螺杆泵中，要认真地根据不同油品的参数，合理设置橡胶组分，从而降低了油品中橡胶的不良作用，延长了螺杆泵的使用寿命，降低维护成本。(2)为了更好地掌握井下的实时状况，应在井下装置的重要部位安装温度控制感应器或气压感应器,以便及早获取井下的实时信息，并将其传输给监控单位。管理单位应该依据获取的准确信息，及时调整设备，以避免出现管理疏忽，从而减少可能发生的事故，延长螺杆泵的使用寿命。(3)对传动部件进行进一步优化设计，包括提高联轴器内推力轴承轴向承载能力、优化减速器传动方式和研制耐高温密封件等。(4)采油井效率及能耗。需要建立一套完整的定量分析和定性评价分析方法，从理论和试验分析上研究效率和能耗。

4.2制定科学合理的使用规则

(1)为充分发挥潜油螺杆泵生产系统的优势，在选井时应注意几点：应尽量选择黏度、含沙量适中的油井，这样有利于设备的顺利下放，减少螺杆泵的损坏；选合适的井深；液面在井口时，优化螺杆泵工艺；日液面要求维持在10~350t;大型泵、电动泵改用螺杆泵时，空心抽油杆应尽可能使用；还必须保证螺杆泵井下部分以上套筒不发生任何变形。(2)在技术要求方面，泵悬挂深度以上的套管内径必须符合规定，一般不得低于124mm,泵的倾斜度不得超过三度；原油的黏度应当保持适当，含砂量不得过高；螺杆泵的提升高度应当与液位保持一致。当螺杆泵的泵悬挂深度低于800m时，提升液的最大量必须不超过350m3/t,而当泵悬挂高度在800~1000m之间时，提升液的最大量则必须低于150m3/t,以确保安全运行。

4.3潜油螺杆泵的研究重点

潜油螺杆泵在石油开采中发挥着越来越重要的作用，其应用领域和范围也在逐步完善。因此，相关技术要求也在逐步提高。潜油螺杆泵需要适应不同的环境，以确保其能够应用于各种环境。潜油螺杆泵的研究重点可分为以下几点：(1)重视大排量、高扬程潜油螺杆泵的研发；(2)注意提高潜油螺杆泵的节能效果；(3)减少潜油螺杆泵的泄漏，提高其环保效果；(4)提高潜油螺杆泵的性能，提高其耐磨性、耐高温性和耐腐蚀性。使用新技术制造潜油螺杆泵，并使用新技术处理潜油螺杆泵表面，以提高潜油螺杆泵的使用寿命；(5)增加潜油螺杆泵的应用范围，使其能够在恶劣条件下使用；(6)重视螺杆泵型面的研究。在螺旋外摆线、渐开线和组合曲线的基础上，增加了一种新的螺旋泵型面，该型面应具有密封和传力性能；(7)研究潜油螺杆泵的相关智能软件，利用计算机技术对潜油螺杆泵进行控制。

结语

潜油螺杆泵是当代最新的采油设备，对石油开采具有重要意义。然而，它仍然存在许多问题，需要研究和改进。有关部门应了解潜油螺杆泵的特点，根据我国石油储量的具体情况，设计适合我国油气使用的潜油螺杆泵，使潜油螺杆泵在我国得到更好的应用，具有更好的发展前景。潜油螺杆泵生产系统具有显著的技术优势和节能优势，符合正确发展理念的要求，为建设良好环境和资源节约型经济社会做出了贡献。因此，国家应加强潜油螺杆泵采油系统的研究和利用，深入探索其工作原理，分析哪些环节可以改进，寻找更多合适的材料，勇于创新，充分发挥潜油螺杆泵供油系统的优势。

参考文献：

[1]宫伟．电动潜油螺杆泵采油系统应用研究[J].胜利油田职工大学学报，2005(05):53⁃54.

[2]王世杰，吕彬彬，李勤．潜油螺杆泵采油系统设计与应用技术分析[J].沈阳工业大学学报，2005,27(2):121⁃125.

[3]郭问轩，宫艳红，刘海霞，等．优化电动潜油螺杆泵举升工艺提高采收率的探索与实践[J].石油石化节能，2023,13(02):33⁃36.