螺杆泵井合理沉没度的确定及应用_张旭.pdf
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1、 化学工程与装备 2023 年 第 2 期 94 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 2 月 螺杆泵井合理沉没度的确定及应用 螺杆泵井合理沉没度的确定及应用 张 旭(大庆油田有限责任公司第三采油厂工艺研究所,黑龙江 大庆 163000)摘 要:摘 要:以采油生产活动具体情况为切入点,借助对沉没度范围等方面展开理论研究,同时在监测实践中对螺杆泵井的供液能力进行科学确定基础上,对油层流入状态、泵排出动态以及协调供排关系等方面进行推导,有效确定其合理沉没度范围,并提出应用要点,希望能够为相关单位与人员提供参考。关键词:关键词:螺杆泵井;沉没度;确定与应用 前
2、言 前 言 进行油田开发工作时,薄差、低渗透油层具有较大的开发难度。现阶段油田含水量不断增加,产量不断减小,开采成本增加,对经济效益产生严重影响,所以需要借助科学方法保证油田稳产以及高产。借助同步测试信息能够发现,在沉没度较低情况下,需要建立较多的抽油机井,此类油井检泵周期短、泵效低、产液量低以及运转负荷大等。所以对合理沉没度确定与应用进行研究,对于提升螺杆泵井产量具有重要意义1。1 螺杆泵概述与沉没度影响 1 螺杆泵概述与沉没度影响 1.1 螺杆泵概述(1)螺杆泵构成。电控部分,电缆以及电控箱。地面部分,方卡子、支撑架、减速箱、井口密封以及驱动电机等。井下泵,转子、定子。转子制造材料为高强度
3、钢,并采用硬铬对其表面进行镀刷处理,表面是单螺旋面。对于定子,衬套选择丁腈橡胶,与缸体外套选择硫化方式进行粘接,表面采用双螺旋面形式。配套工具,油管防脱、油杆防反转等设备、专用进口、油杆扶正器以及特殊光杆等。(2)螺杆泵运行原理。对于螺杆泵采油作业来讲,属于单螺杆水利机械形式,主要应用摆线内与螺旋齿轮副啮合的原理。螺杆泵的定子与转子之间,通过摆线多等效动点的效应建立封闭腔,在定子与转子进行相对运动过程中,封闭腔沿着轴向由吸入端运动到排出端,同时消失于排出端。另外,在吸入端产生新封闭腔,在封闭腔产生、运动以及消失的整个过程中,让水、气、油不断通过各个封闭腔,由吸入端朝着排出端挤压,最终举升至地面
4、2。1.2 沉没度影响(1)沉没度较低形成冲击载荷。若是沉没度低,螺杆泵基于供液不足条件下进行抽汲作业,若是下冲程,则液面和柱塞之间会形成液击现象,对泵形成冲击力。冲击载荷和半径之间具有较大关联,随着泵径增加,冲击载荷也会不断增加。若是下行程,则下部杆柱会发生弯曲问题,导致弯曲扭矩值不断增加。另外,液击导致杆管最小载荷以及最大载荷之间差值变大,所以螺旋扭矩增加,导致管、杆极易发生断脱问题。(2)沉没度对于管、杆断脱影响。首先,开展生产实践活动时,因为油管柱和油杆柱并非理想刚性体,具有变形变曲问题。若是垂直悬挂,井管柱存在变形问题,就会造成泵筒和柱塞无法达到轴向同心状态。所以,柱塞运动过程中,泵
5、筒会横向制约柱塞,进而使得泵筒造成油管柱发生径向摆动问题。沉没度小,则油套环形空间中液体也会降低,降低油管径向的束缚力,增加其径向摆动问题加剧,造成管、杆断脱。其次,抽油机进行抽吸时,油管不仅会受到液体摩擦力以及重力等载荷,同时还会受到环形空间中液体浮力影响,该浮力可以促使油管载荷降低,促使油管受力条件得到充分优化。在沉没度不断增加过程中,油管浮力也会增加,进而充分降低油管载荷,减小油管弹性形变问题。(3)沉没度低时对泵运行情况产生的影响。若是泵井沉没度较低,则开展生产实践活动时,流压比饱和压力低,原油处于地层时已经脱气,随着与井筒之间距离减小,脱气现象也更加严重,随着流压减小,井筒周边脱气现
6、象也更加严重。在原油脱气之后,粘度不断提升,流动阻力也会提升。另外,气液相流也会使得流动阻力增加。另外,基于流压较低情况下,原油中天然气也会充分分离,变成游离气体,导致各个油套管压力不断增加,降低流动速度,同时此类气体流入泵筒中,导致其中气体增加,螺杆泵无法满足正常充满要求,使得泵筒和活塞摩擦力增加,对螺杆泵运行产生影响,影响产业水平,增加油井工作负荷以及杆管疲劳等3。2 螺杆泵井的开采动态 2 螺杆泵井的开采动态 2.1 协调供排关系 开展螺杆泵井生产活动过程,就是泵排液水平以及油层供液水平相互响应以及持续协调过程。泵排液水平和某流压条件生产水平互相适应,另外,对于泵的进出口压差条件具有造成
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