K采油区螺杆泵井合理沉没度探讨_赵明.pdf

化学工程与装备 2023 年 第 2 期 150 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 2 月 K 采油区螺杆泵井合理沉没度探讨 K 采油区螺杆泵井合理沉没度探讨 赵 明（大庆油田第五采油厂，黑龙江 大庆 163513）摘 要：摘 要：从 K 采油区螺杆泵技术管理的实际情况出发，以螺杆泵的工作特性曲线为理论基础，结合生产实际，探讨适用方法，指导螺杆泵技术管理工作，提高螺杆泵现场应用效果。关键词：关键词：螺杆泵；容积效率；系统效率 螺杆泵具有优良的节能效果，近年来在各大油田广泛采用。螺杆泵井工作特性曲线是描述螺杆泵生产状态的基础指标，通过实际工况与理论曲线的对比，可及时了解螺杆泵井是否工作异常，因此，螺杆泵井动态曲线也作为螺杆泵日常参数调整的标准模板，用以生产管理。K 采油区螺杆泵应用规模由投产初期 28 口井上升到目前 72 口井，随着螺杆泵的大量应用，如何能够提高螺杆泵的应用效果，使得螺杆泵高效率长期运行是急需解决的问题。1 螺杆泵合理工作区域阐述 1 螺杆泵合理工作区域阐述 一般的，要使螺杆泵同时具有较高的容积效率、系统效率和承受较小的扭矩，必须确定一个合理的举升高度。螺杆泵存在最佳工作区域，参考有关资料，把螺杆泵的工作特性曲线分为 A、B、C 三个区域较为合理，如图 1。其中 A 为合理工作区，B 为软工作区，C 为不合理工作区1-3。B 区：螺杆泵在该区工作，虽然泵效高，但系统效率低，有效扬程低，不但泵的潜能没得到发挥，而且因生产压差过小，油井产能也被抑制。因此螺杆泵不应工作在 B 区。C 区：螺杆泵在该区工作，尽管有效扬程较高，但泵漏失严重，系统效率非常低，因而螺杆泵在 C 区工作很不经济，而且螺杆泵在 C 区工作稳定性差，流压的升降对泵效的影响较大。A 区：螺杆泵在该区工作，取 B、C 之长，避 B、C 之短。这一区域的最高点大约在容积效率曲线的拐弯处附近。在这一区域，泵开始被“击穿”，容积效率开始急剧下降，但还不是大量下降，转子和定子之间的摩擦由直接接触的干摩擦变为有润滑的摩擦，系统效率已接近最大值，总效率最高。这一区域为泵的最佳工作区域，泵在这一区域效率最高，而且寿命长，应用效果最好。图 1 螺杆泵工作特性曲线 图 1 螺杆泵工作特性曲线 参考有关资料，这一区域的范围是：泵的容积效率大于65%，泵的工作压差大于螺杆泵最大承压的 30%4-6。2 K 采油区螺杆泵合理沉没度分析 2 K 采油区螺杆泵合理沉没度分析 2.1 最低沉没度值的确定 表 1 基本参数表 表 1 基本参数表 平 均 单 井 井数(口)理论排量(m3)日产液(t)含水(%)流压(MPa)沉没度(m)套压(MPa)泵深(m)油中(m)地层静压(MPa)饱和压力(MPa)52 18.03 10.46 71.8 4.75 387.010.42900 111010.25 7.5 利用以上参数，可以按由 Vogel 方程整理出的如下公式组求解，即：21)(8.02.08.08.1bwfbwfbcppppppqq=DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.02.091 赵 明：K 采油区螺杆泵井合理沉没度探讨 151 bbcbpppqq=8.1 bbwfbwfcqppppqq+|=22228.02.01 式中：qc曲线段最大产量（m3/d）p地层静压 qb饱和压力点产量（m3/d）pb饱和压力 q1状态点 1 时螺杆泵井平均日产液量（m3/d）q2状态点 2 时螺杆泵井平均日产液量（m3/d）pwf状态点 1 时螺杆泵井平均流压（Mpa）pwf2状态点 2 时螺杆泵井平均流压（Mpa）其中已知：q110.46（m3/d）、q21865%=11.7（m3/d）、p=10.25（Mpa）pb7.5（Mpa）、pwf4.25（Mpa），把已知代入公式组得：qc18.8（m3/d）qb5.7（m3/d）pwf2=4.52（Mpa）设 pwf2 所对应的液柱高度（到油层中部）为 Ho。则有：套PgHPWf+=02 即 4.52=0.9461039.8Ho10-6+0.42 可得：Ho=442.2(m)则 pwf2 应的沉没度为 900-(1110-442.2)=230m，即最低沉没度为 230m。2.2 最高沉没度值的确定 就 K 采油区应用的 GLBX120-27 型螺杆泵而言，单级承压能力以 0.5 MPa 计算，泵的最大承压为 13.5 MPa，则其最佳工作区域的压差应大于 4.05MPa（13.530%），这一工作压差可以近似的认为是相当于动液面深度的油管内的一段液体所产生的压力。K 采油区螺杆泵的平均泵深为 900m，综合含水 71.8%，平均原油密度为 0.718+（1-0.718）0.81=0.946103kg/m3。由 P=hg 可得，h=H(举升高度)463.2m。因此可知K 采油区螺杆泵最小举升高度应为 463.2m，即 K 采油区螺杆泵最佳工作区域沉没度的上限为 436.8m。所以太北作业区螺杆泵工作的合理沉没度区间为 230m430m。3 取得的效果 3 取得的效果 通过对螺杆泵合理工作区间的进一步认识，经过几年的参数及泵况调整，使得大部分螺杆泵井在合理的沉没度区间生产，检泵周期逐年延长，检泵周期达到 850 天，其中泵问题检泵周期达到 2448 天，充分利用了螺杆泵的应用潜力。4 结束语 4 结束语 结合 K 采油区螺杆泵技术管理中发现的实际问题，在改善螺杆泵应用效果方面，确保螺杆泵在合理的沉没度区间工作，是一切工作的出发点和落脚点，是螺杆泵高效运行的根本保障。在确保螺杆泵在合理工作区间运转的同时，也应做好参数匹配及经热洗保障工作，延长修井周期。参考文献 参考文献 1 张建伟.井下采油单螺杆泵的现状及发展J.石油机械,2000,22(8):34-35.2 刘合,闰建文,薛凤云,等.大庆油田特高含水期采油工程研究现状及发展方向J.大庆石油地质与开发,2004,23(6):65-67.3 师国臣,张佳民,魏纪德,等.大庆油田高效举升与节能技术的新发展J.大庆石油地质与开发,2009,28(5):246-252.4 张连山.国外螺杆泵采油系统的现状与发展J.国外石油机械,1997,13(10):8-10.5 段礼祥,师国臣,何易.螺杆泵驱动装置磨损状态监测系统J.润滑与密封,2007,26(5):61-63.6 尹洪军.不用典型曲线拟合压力和压力导数的分析表皮和井筒储存J.国外油田工程,1995:65-69.