螺桿泵采油的技術(shù)原理和現(xiàn)場應(yīng)用

在石油開采區(qū)域，隨著油田制造的深入，守舊采油方式面臨諸多挑戰(zhàn)，螺桿泵采油技術(shù)以其速率不錯(cuò)、節(jié)能、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，逐漸成為原油開采的重要手段。深入了解螺桿泵采油的技術(shù)原理，探究其在現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用情況，有助于良好地發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，提升原油采收率，確定能源供應(yīng)。

一、螺桿泵采油的技術(shù)原理

（一）螺桿泵的結(jié)構(gòu)組成

螺桿泵采油系統(tǒng)主要由地面驅(qū)動(dòng)裝置、井下螺桿泵、抽油桿柱等部分構(gòu)成。地面驅(qū)動(dòng)裝置通常包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速箱、皮帶輪或聯(lián)軸器等部件，其作用是為整個(gè)采油系統(tǒng)提供動(dòng)力，并將動(dòng)力傳遞給井下螺桿泵。井下螺桿泵是核心設(shè)備，由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子是由橡膠襯套硫化在鋼管內(nèi)形成的雙螺旋腔體，轉(zhuǎn)子為單頭實(shí)心螺桿，其截面呈圓形或近似圓形，與定子的螺旋腔相配合。抽油桿柱則用于連接地面驅(qū)動(dòng)裝置和井下螺桿泵，將地面的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞至井下。

（二）工作原理

螺桿泵采油的工作原理基于容積變化。當(dāng)?shù)孛骝?qū)動(dòng)裝置啟動(dòng)后，電機(jī)通過減速箱降低轉(zhuǎn)速、增大扭矩，再通過抽油桿柱帶動(dòng)井下螺桿泵的轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)做行星運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子與定子的螺旋曲面相互嚙合，形成一個(gè)個(gè)連續(xù)的密封腔室。隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，這些密封腔室沿軸向從吸入端向排出端移動(dòng)。在吸入端，密封腔室容積逐漸增大，形成局部真空，在油層壓力的作用下，原油被吸入泵腔；隨著轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，密封腔室向排出端移動(dòng)，容積逐漸減小，原油被擠壓并通過油管舉升至地面。整個(gè)過程中，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)持續(xù)不斷地將原油從井下輸送到地面，實(shí)現(xiàn)原油的開采。

（三）技術(shù)優(yōu)點(diǎn)原理

螺桿泵采油技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)源于其特的結(jié)構(gòu)和工作方式。由于轉(zhuǎn)子與定子的緊密配合，螺桿泵具有較不錯(cuò)的自吸能力，能夠在較低的沉沒度下正常工作，降低了油井的舉升高度要求，減少了能量消耗。同時(shí)，螺桿泵屬于容積式泵，其流量相對(duì)穩(wěn)定，幾乎無脈動(dòng)現(xiàn)象，能夠?yàn)樵洼斔吞峁┓€(wěn)定的動(dòng)力，這對(duì)于提升原油的開采速率和質(zhì)量具有重要意義。此外，螺桿泵對(duì)高粘度原油、含砂原油等復(fù)雜工況具有良好的適應(yīng)性。對(duì)于高粘度原油，螺桿泵在輸送過程中對(duì)原油的剪切作用小，不會(huì)因剪切導(dǎo)致原油粘度下降而影響開采；對(duì)于含砂原油，螺桿泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠減少砂粒對(duì)泵的磨損，延長設(shè)備使用壽命，這些優(yōu)點(diǎn)使得螺桿泵在多種油藏條件下都能發(fā)揮良好的采油效果。

二、螺桿泵采油的現(xiàn)場應(yīng)用

（一）在稠油油田的應(yīng)用

在稠油油田開采中，原油粘度高、流動(dòng)性差，守舊采油方式面臨大挑戰(zhàn)，而螺桿泵采油技術(shù)展現(xiàn)出明顯優(yōu)點(diǎn)。以我國勝利油田的部分稠油區(qū)塊為例，采用螺桿泵采油后，解決了稠油輸送困難的問題。通過選用經(jīng)得起高溫、防止磨損的特別材質(zhì)定子和轉(zhuǎn)子，并對(duì)地面驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行功率匹配和轉(zhuǎn)速調(diào)整，螺桿泵能夠穩(wěn)定地將高粘度稠油從井下輸送到地面。與常規(guī)抽油泵相比，螺桿泵采油速率提升了30%-50%，且設(shè)備故障率大幅降低，減少了維護(hù)成本和停機(jī)時(shí)間，提升了油田的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，由于螺桿泵對(duì)稠油的剪切作用小，好地保持了稠油的性質(zhì)，有利于后續(xù)的原油加工處理。

（二）在含砂油田的應(yīng)用

含砂原油對(duì)采油設(shè)備的磨損嚴(yán)重，縮短設(shè)備使用壽命，增加開采成本。螺桿泵采油技術(shù)在含砂油田的應(yīng)用中，憑借其特別的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)對(duì)了這一難題。在新疆克拉瑪依油田的含砂油井中，應(yīng)用螺桿泵采油后，通過優(yōu)化螺桿泵的過流通道設(shè)計(jì)，使砂粒能夠順利通過泵體，減少了砂粒對(duì)定子和轉(zhuǎn)子的磨損。同時(shí)，采用不怕磨材質(zhì)制造關(guān)鍵部件，并定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，螺桿泵的平均使用壽命延長了1-2倍。此外，螺桿泵穩(wěn)定的流量特性，使得油井的生產(chǎn)愈加平穩(wěn)，減少了因設(shè)備故障導(dǎo)致的產(chǎn)量波動(dòng)，提升了原油的穩(wěn)產(chǎn)能力。

（三）在低產(chǎn)油井的應(yīng)用

對(duì)于低產(chǎn)油井，采用守舊采油方式往往面臨能耗高、經(jīng)濟(jì)效益差的問題。螺桿泵采油技術(shù)以其節(jié)能速率不錯(cuò)的特點(diǎn)，為低產(chǎn)油井的開采提供了新的解決方案。在一些邊際油田和老油田的低產(chǎn)油井中，安裝螺桿泵采油系統(tǒng)后，通過正確調(diào)整地面驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速和功率，使螺桿泵在低排量工況下仍能保持較不錯(cuò)的速率。與有桿泵采油相比，螺桿泵采油的能耗降低了20%-30%，同時(shí)提升了油井的采收率。例如，在某低產(chǎn)油井應(yīng)用螺桿泵采油后，原油產(chǎn)量提升了15%，且開采成本明顯降低，使得原本不具開采價(jià)值的低產(chǎn)油井重新獲得了經(jīng)濟(jì)效益。

螺桿泵采油技術(shù)憑借其特的技術(shù)原理和明顯的性能優(yōu)點(diǎn)，在不同類型的油田現(xiàn)場應(yīng)用中都取得了良好的效果。隨著石油開采技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，螺桿泵采油技術(shù)也將不斷優(yōu)良，在提升原油采收率、降低開采成本、推動(dòng)油田可持續(xù)發(fā)展等方面發(fā)揮愈加重要的作用。