康小涛

摘 要：受油稠、井眼轨迹复杂等因素交织影响，常规有杆泵举升工艺在稠油井生产过程中杆管偏磨等问题突出，油井难以实现长效生产。螺杆泵举升工艺系统效率高，生产运行参数调节便捷，维护管理方便，已在各油田稠油油井中得到推广应用。本文通过优化配套潜油电机及螺杆泵等关键设备，同时以油井实际生产数据为依据，优化设计转子负载扭矩及系统效率等关键工艺参数，有效提高了螺杆泵举升工艺的适应性，满足了稠油井的生产需要。

关键词：有杆泵；举升工艺；稠油井；电动潜油；适应性

0前言

螺杆泵在稠油油井举升过程中不易出现杆管偏磨问题，提高了油井生产时效。为进一步提高现有配套工艺的技术适应性和运行效率，给出了一种通过优选关键技术设备和分析螺杆泵特性曲线，优化设计转子负载扭矩、系统效率等工艺运行参数的方法，并形成了能够适应原油黏度大于10000mPa·s的特稠油井生产需要的螺杆泵举升工艺配套技术。现场应用结果表明，该技术能够为特稠油井实现高效举升提供较好的技术支撑，为同类油井举升工艺的优化配套提供技术借鉴。

1工艺原理

螺杆泵机组将电机、减速器、挠性轴、螺杆泵及电缆下入井内，螺杆泵与油管及地面管线连接。地面电源通过变压器、控制柜及接线盒连接后，经电缆将电能送至井下电机，电机旋转经过挠性轴驱动螺杆泵，达到井液举升目的。

2技术研究思路

为最大程度提高工艺适应性，根据螺杆泵技术特性和适应能力，结合目标井油藏、流体及井况特征，优选电机和螺杆泵规格型号，同时在优选定子橡胶材料及规格参数的基础上，优化设计工艺参数，并结合现场应用效果分析评价工艺的技术可行性和经济有效性，形成适应不同井况的工艺配套技术系列。

2.1关键配套技术

2.1.1低转速大扭矩永磁同步电机

传统电机额定功率高，油井在低液量生产过程中螺杆泵机组温度高，易出现电机烧等问题，系统运行可靠性得不到有效保证，通过优化配套低转速（250r/min）、大扭矩（912N·m）永磁同步电机，不仅有效解决了机组温度高的问题，且大幅度提高了电机功率利用率，降低了运行能耗（电机功率11kW），同时不再配套减速装置，有效降低了运行故障率。

2.1.2高性能螺杆泵

为提高螺杆泵技术性能，结合目标井地层流体物性特征，优选定子橡胶材质及转子表面处理方式，以满足油井生产需要。同时结合产液量要求，优选螺杆泵规格型号，并优化设计定、转子外径及长度等规格参数，从而提高螺杆泵技术性能。

2.2技术适应条件

优化配套的螺杆泵举升工艺技术在适应原油黏度、排量范围及最大扬程等方面具有更好的技术优势。

3工艺参数优化设计

3.1工艺优化设计流程

依据油井储层物性、流体物性及管柱设计数据，对油井产液量及动液面进行分析预测，再结合确定的泵挂深度、螺杆泵及配套电机的规格型号及定转子规格参数，对比分析螺杆泵特性曲线，根据动液面及产量合理调整螺杆泵转速，在保证油井产能的前提下最大限度地将工作点调整到系统效率最高点附近，工艺优化设计流程见图1。

3.2关键工艺参数

3.2.1转子负载扭矩

螺杆泵转子扭矩可用如下经验公式计算分析：

3.2.2系统效率

螺杆泵的系统效率为有功功率与转子输入功率之比，计算公式为：

4现场应用实例

优化配套形成的螺杆泵举升工艺技术在油田稠油井进行了试验应用，平均日产液20.5m3/d，日产油3.8t/d，排量效率为89.6%，最大泵挂深度2107m，最大原油黏度14500mPa·s。以A井为例，该井原油黏度为10918mPa·s，泵挂深度1370m，在应用螺杆泵举升工艺前，采用抽油机有杆泵电加热配套工艺生产，日产液13.1m·/d，日产油2.8t/d，純抽泵效54%，平均日耗电1257kW·h，检泵周期为172d。为提高油井系统效率，通过优选螺杆泵及配套电机的规格型号，优化设计螺杆泵转速等工艺参数，模拟分析螺杆泵工作特性曲线，使泵效处于最佳范围，见图2。

目前油井平均日产液15.8m3/d，日产油4.86t/d，泵效为79.2%，平均日耗电134kW·h，节电率89.3%，已正常生产219d且生产运行稳定。

5结论

1）优化配套形成的螺杆泵举升工艺技术适应性得到了明显提高，能适应原油黏度大于10000mPa·s特稠油油井的生产需要。

2）工艺生产参数设计不合理，将导致螺杆泵实际运行工况与最佳效率点存在偏差，降低油井排量效率。

参考文献：

[1]严亚忠，李颖，李俊华，等.螺杆泵用于稠油大斜度定向井的讨论[J].石油机械，2017，31（3）：49-51.