大庆油田螺杆泵的浅析与发展

　　工况测试诊断技术针对螺杆泵工况测试、诊断和优化设计配套技术不完善的问题，研制了无线式测试装置，建立了螺杆泵井故障诊断模型并编制了配套的软件，形成了一套螺杆泵系统工况测试、诊断和优化设计方法。经现场验证，诊断符合率达95%，优化设计合格率100%，优化井平均系统效率为35%以上。研制了无线式螺杆泵工况测试仪新型螺杆泵工况测试仪由传感器、发射盒和主机3部分组成，该仪器具有以下几点优势：一是采用无线遥测方式，不需要连接信号线和电源线，节省了测试时间，同时测试过程中测试人员远离井口，保证了测试的安全性；二是传感器可以长期安装在井口，测试时只需将信号发射器安装在传感器上即可工作，测试过程相当于不停机操作，对油井的生产没有影响；三是传感器设计在测试精度允许条件下，体积大幅度缩小，同时进行了低温、高温老化处理，达到了设计的工作环境温度要求；四是传感器采取全密闭封装，适合于各种气候条件。
　　螺杆泵井系统诊断技术取得突破一是进行了螺杆泵井抽油杆柱综合受力分析，建立了杆柱扭矩和轴向力的理论计算模型。二是开展了不同工况下，螺杆泵光杆扭矩和轴向力的变化规律研究。采用新型测试仪高速采集螺杆泵井的光杆扭矩和轴向力数据，并绘成曲线进行分析。室内及现场试验结果表明，光杆扭矩和轴向力随时间变化曲线和理论计算结果相吻合，能够真实反映螺杆泵井杆柱和泵的工作状况，对于分析举升系统在不同工况下的变化特性具有重要的指导意义。三是建立了螺杆泵井系统诊断模型，实现了对举升系统各部位的工况分析和故障诊断。螺杆泵井优化设计取得突破建立了螺杆泵井优化设计模型，实现了产量最大目标下，举升系统的设备优选和工作参数优化设计，并根据理论模型编制了配套的诊断和优化设计软件。
　　截至目前，利用该套系统共对243口井进行了系统诊断和优化设计，离心机诊断符合率达到95%，对50口井进行了措施调整，优化设计合格68石油机械率达到100%，优化后的螺杆泵井系统效率均在35%以上，取得了良好的应用效果。螺杆泵采油配套技术十五以来大庆油田在螺杆泵采油配套技术方面，重点配套完善了以下4项技术，极大地促进了螺杆泵井应用水平的进一步提高。完善了不压油层洗井工艺针对螺杆泵井洗井中伤害油层的问题，开发了与空心转子配套的不压井及不压油层洗井工艺，洗井液通过洗井工具从套管直接进入油管，避免对油层造成伤害，同时在作业过程中密封生产通道，实现不压井作业。现场试验表明，采用不压油层洗井工艺可使中排量螺杆泵井洗井后含水恢复时间由原来的34d缩短到1d左右。完善了油管扶正技术和小排量螺杆泵不同，大中排量螺杆泵转子偏心距大，运行过程中管柱的周期性振动剧烈，常规的橡胶扶正器无法有效地扶正，为此研制了钢球扶正结构的新式油管扶正器，该扶正器在油管的压力作用下将扶正钢球顶出，均匀挤压套管内壁，保证扶正稳定。
　　建立完善了螺杆泵性能检测系统一是对采油工程研究院的螺杆泵性能检测系统进行完善，强化质量监督职能，提高检测系统的适应范围；二是在井数集中的采油四厂新建螺杆泵性能检测系统，提高了螺杆泵的重复利用能力和该区块螺杆泵井的过程监控能力。截至2002年底，共完成螺杆泵产品的质量监督检验和委托检验225台套。其中，发现各类不合格品14台套，有效避免了不合格产品进入现场。完善了螺杆泵采油及配套技术的相关标准为了规范中排量螺杆泵的产品设计、加工、检验和施工作业等过程，保证螺杆泵举升系统的产品质量和提高管理水平，建立了螺杆泵检测规程、螺杆泵作业规程、螺杆泵生产井操作规程、螺杆泵水力特性检测规程等企业标准。螺杆泵采油技术发展方向前瞻目前，大庆油田地面驱动杆式螺杆泵采油技术基本成熟配套，可以满足大规模工业应用的需要，下一步主要是围绕螺杆泵井的工况智能化控制、长寿命高效平稳运行、满足特殊井的举升需要等方面开展技术攻关，同时，积极探索新材料螺杆泵和电动潜油螺杆泵。初步确定以下几个攻关方向。