论文部分内容阅读
摘要：老油田开发后期，高含水、偏磨、出砂等因素使机杆泵采油井故障率增加，严重制约了油井正常生产。螺杆泵采油工艺技术在滨南采油二矿滨南油区应用后，以其对目前油井条件较好的适应性，不仅使油井举升工艺工况得到改善，电能消耗大幅降低，还使油井偏磨和出砂得到一定缓解，延长了油井免修期，提高了开井时效，降低了生产成本，具有良好的推广价值。
关键词：胜利油田；螺杆泵采油；应用
一、引言
滨南采油厂滨南油区，构造位于东营凹陷西北部，滨南一利津断裂带的东段，北依滨县凸起，南临利津洼陷，西靠林樊家构造，东与利津油田相邻。主要含油层系有沙一、沙二、沙三、沙四段4套，泥质胶结居多，油层孔隙非均质性严重，是一个被断层复杂化的断块油藏。自滚动勘探开发至今，完钻各类油井438口，是滨南采油厂主要的产油区块之一。经过近四十年的开发，油井受高含水、偏磨、出砂等因素的影响，油区生产形势日益严峻。为扭转被动的生产局面，滨南采油二矿在进行大量现场调研和科学论证的基础上，引进了一批适应滨南油区目前油井生产条件的采油工艺，其中螺杆泵采油工艺技术在该油区应用中，效果显著。
二、目前滨南采油厂滨南油区采油工艺现状调查
滨南采油二矿滨南油区以机械采油方式为主，机械采油产量约占总产量的97.2％，其它方式采油约占油井总产量的2.8％。机械采油中机杆泵采油占主导地位。
1.机械采油工艺技术应用情况
目前，滨南有杆泵采油304口，日产液量2746.2t/d，日产油量805t/d，综合含水71％。生产井数占该区油井开井数的97％，日产油量占总产量的96.8％。近五年的油井调查，机杆泵的年维护作业在180井次以上，投入作业成本1000万元以上。平均泵效40％，油井免修期577天。
滨南油区采用其它采油方式还包括自喷采油，油套合喷，目前正常生产5口，日产液量210t/d，日产油量45t/d，综合含水78.6％，生产井数占该区油井开井数的3％，日产油量占油井总产量的3.2％。
2.影响机采效果的主要因素分析
机杆泵的机采效果通常用抽油机机采效率来衡量，影响机采系统效率的因素既有地面管理因素，也有地层和井筒因素，由于机杆泵采油工艺在滨南油区占主导地位，因此，我们对近五年维护井作业原因进行了调查，调查中发现由于油井偏磨和出砂造成维护工作量的占全年维护作业量的60％左右，成为影响油井正常生产的主要因素。造成油井偏磨的主要因素有：井斜、油管蠕动、抽油杆失稳、综合含水高等。管柱偏磨是机采中较难治理的工艺难题，滨南油区采用了多种途径对管柱偏磨进行综合治理，其主要措施有：抽油杆扶正器、下防偏磨杆与加重杆、下防磨增效装置、更换大直径油管、更换镀铬防偏磨接箍、使用井口旋转装置、改小电泵采油及螺杆泵采油等。
油井出砂是砂岩油层开采过程中最为常见的问题，滨南油区对油井出砂的防治以机械防砂为主，化学防砂为辅，根据油井条件择优选用。
近几年，随着螺杆泵采油技术的不断发展，以其所具有的排砂、抽稠特性和节能方面的不俗表现，逐渐受到人们的重视。滨南采油二矿尝试改变现有单一的机杆泵采油模式，引进和应用了螺杆泵采油工艺技术，收到较好效果。
三、地面驱动螺杆泵的现场应用及效果评价
(一)地面驱动螺杆泵的采油工艺原理、配套设备及应用范围
地面驱动采油螺杆泵是一种新型的采油机械，主要由地面驱动装置和井下螺杆泵两部分组成。(图1)
1.螺杆泵工艺原理
地面驱动装置将井口动力通过抽油杆的旋转运动传递到井下，驱动螺杆泵工作。井下螺杆泵由转子和定子组成，转子是螺杆泵中唯一的运动部件，它是由高强度钢经精加工及表面镀铬而成；定子采用高弹性合成橡胶。由于转子与定子配合时形成一系列相互隔开的封闭腔，当转子转动时，封闭腔沿轴向由吸入端向排出端运移，在排出端消失，同时吸入端形成新的封闭腔，其中腔内所盛满的液体也就随着封闭腔的运移由吸入端推挤到排出端。这种封闭腔的不断形成、运移、消失，起到了泵送液体的作用。
2.主要配套设备
(1)地面驱动装置构成及作用
地面驱动装置的作用是支撑驱动抽油杆，进而带动井下螺杆泵，完成把井下液体抽到地面。主要由驱动电机、皮带传动系统、齿轮箱体、防反转装置、井口密封等部件组成。(图2)
驱动电机：采用Y系列三相异步电动机，安装在电机调节板上，通过改变电机的位置，可以调节皮带的松紧。
皮带传动系统：将电机的输出动力传递到齿轮箱体。通过更换皮带轮调节地面驱动装置的工作转速进行调参，从而控制油井产量。
齿轮箱体：将电机提供的动力通过一对弧齿锥齿轮传递给光杆，由光杆带动抽油杆及转子，同时承受整个杆柱的轴向负荷。
防反转装置：根据结构形式的不同，目前防反转装置分为液压防反转、棘轮棘爪防反转和刹车盘式防反转装置。停机时，防反转装置吸收抽油杆的反转扭矩，使抽油杆上储存的扭矩释放，有效地防止脱扣。
井口密封：按密封方式不同分为盘根盒密封和整体式机械密封装置，阻止光杆处井液外溢。
(2)电控柜
电控柜的作用是控制、保护螺杆泵采油系统的正常运行，有普通盒变频调速两种型式。普通电控柜的主要功能是控制电机的启动、停止；缺相、过载保护；电流、电压显示。变频调速控制柜的作用是通过调节工作频率来实现无级调速，保护螺杆泵采油系统的正常运行。
3.螺杆泵的型号、技术特点及适用范围
(1)螺杆泵型号：
通常按主要参数每转排量和级数来区分，目前矿场常用螺杆泵的技术参数(表1)：
(2)主要技术特点：
A.没有阀件，适合抽吸高粘、高含气原油；
B.靠扭矩传动工作，磨擦阻力小；
c.其定子内的橡胶衬套对砂有一定的容让性，适合开采高含砂原油；
D.流量均匀，对地层不产生冲击作用，防止地层激动出砂。
(3)适用范围：
原油粘度≤5000mPa.S，含砂≤2.5％，油气比≤4.00m3/m3，泵吸入口处温度≤90℃。
(二)现场应用实例
1.选井
根据螺杆泵的适用范围，我们对动液面在300米以上，含砂≤2％的抽油井进行了筛选，最终选择了BNB35-13、BNB64-48二口井，油井基本数据和生产情况见表2。
2.最佳设计方案的确定
我们首先根据油井供液能力和泵要求的沉没度，确定了下泵深度和泵的排量，分别选用LGB1100-16、LGB1200DT16两种大排量螺杆泵，以提高油井产量。并根据井斜曲线，将斜井的泵挂深度设计在靠近直井段的平滑井段处，以降低管柱偏磨；然后根据下泵深度和额定压力，选择了泵的级数，调节转速，优化油井工作制度，避 免强采可能导致地层出砂，并结合螺杆泵特性曲线，优化确定了其它设计参数，
(三)应用效果评价
2008年2月，滨南油区第一口螺杆泵生产井BNB35-13试验成功；7月，BNB64-48井相继转入螺杆泵生产。我们对两口螺杆泵采油井的生产情况进行了跟踪，两口螺杆泵浅抽井，平均泵挂深度较原抽油泵上提了464.72米，节约了管材。从油井生产资料的统计数据来看，呈现出“两升一降一长”的良好态势：即产量上升、机采效率上升、节能降耗、免修期延长。
1.产量上升
三口油井下螺杆泵后产量明显上升，日产液量由114.4t/d上升到200.9t/d，日产油量由2.7t/d上升到5.9t/d，初增油3.2t/d，累增油392.1t。(见表3、图4)
2.机采效率上升、节能降耗
二口油井下螺杆泵后机采效率明显上升，平均机采效率由22.53％上升到31.58％，上升了9.05％；平均吨液百米耗电由1.79kw·h/t·m下降到1.42kw·h/t·m，下降了0.37kw·h/t·m，经济效益可观。(表4、图5)
3.免修期延长
换泵前两口井的平均免修期约为200天，转入螺杆泵后目前均正常生产。其中利BNB35-13井自采用螺杆泵生产以来已累计正常生产313天。
四、几点建议
1.大井段井斜超过36。的斜井、管柱偏磨严重而频繁作业油井，建议采用螺杆泵与连续抽油杆配套使用，或采用内衬油管，以减轻偏磨带来的负面影响；
2.液面600m以上，排量300m3的电泵井，采用大排量螺杆泵采油，以降低电耗；
3.在充分论证综合考虑基础上慎重选井，保证应用效果。
五、结论：
地面驱动螺杆泵在滨南二矿滨南油区的成功应用，不仅改善了油井举升工况，提高了机采系统效率，还改变了原来单一的机采方式，使采油方式更贴近油井条件。应用中积累的大量基础数据，为后续选井提供了可靠依据，该工艺具有一次性投资少、适应范围宽、节能效果好等优点，有较高的推广应用价值。
参考文献：
[1]连经社等编.胜坨油田采油工艺技术[M]北京：中国石化出版社，2004
[2]杨树栋主编.采油工程[M]东营：石油大学出版社，2000
关键词：胜利油田；螺杆泵采油；应用
一、引言
滨南采油厂滨南油区，构造位于东营凹陷西北部，滨南一利津断裂带的东段，北依滨县凸起，南临利津洼陷，西靠林樊家构造，东与利津油田相邻。主要含油层系有沙一、沙二、沙三、沙四段4套，泥质胶结居多，油层孔隙非均质性严重，是一个被断层复杂化的断块油藏。自滚动勘探开发至今，完钻各类油井438口，是滨南采油厂主要的产油区块之一。经过近四十年的开发，油井受高含水、偏磨、出砂等因素的影响，油区生产形势日益严峻。为扭转被动的生产局面，滨南采油二矿在进行大量现场调研和科学论证的基础上，引进了一批适应滨南油区目前油井生产条件的采油工艺，其中螺杆泵采油工艺技术在该油区应用中，效果显著。
二、目前滨南采油厂滨南油区采油工艺现状调查
滨南采油二矿滨南油区以机械采油方式为主，机械采油产量约占总产量的97.2％，其它方式采油约占油井总产量的2.8％。机械采油中机杆泵采油占主导地位。
1.机械采油工艺技术应用情况
目前，滨南有杆泵采油304口，日产液量2746.2t/d，日产油量805t/d，综合含水71％。生产井数占该区油井开井数的97％，日产油量占总产量的96.8％。近五年的油井调查，机杆泵的年维护作业在180井次以上，投入作业成本1000万元以上。平均泵效40％，油井免修期577天。
滨南油区采用其它采油方式还包括自喷采油，油套合喷，目前正常生产5口，日产液量210t/d，日产油量45t/d，综合含水78.6％，生产井数占该区油井开井数的3％，日产油量占油井总产量的3.2％。
2.影响机采效果的主要因素分析
机杆泵的机采效果通常用抽油机机采效率来衡量，影响机采系统效率的因素既有地面管理因素，也有地层和井筒因素，由于机杆泵采油工艺在滨南油区占主导地位，因此，我们对近五年维护井作业原因进行了调查，调查中发现由于油井偏磨和出砂造成维护工作量的占全年维护作业量的60％左右，成为影响油井正常生产的主要因素。造成油井偏磨的主要因素有：井斜、油管蠕动、抽油杆失稳、综合含水高等。管柱偏磨是机采中较难治理的工艺难题，滨南油区采用了多种途径对管柱偏磨进行综合治理，其主要措施有：抽油杆扶正器、下防偏磨杆与加重杆、下防磨增效装置、更换大直径油管、更换镀铬防偏磨接箍、使用井口旋转装置、改小电泵采油及螺杆泵采油等。
油井出砂是砂岩油层开采过程中最为常见的问题，滨南油区对油井出砂的防治以机械防砂为主，化学防砂为辅，根据油井条件择优选用。
近几年，随着螺杆泵采油技术的不断发展，以其所具有的排砂、抽稠特性和节能方面的不俗表现，逐渐受到人们的重视。滨南采油二矿尝试改变现有单一的机杆泵采油模式，引进和应用了螺杆泵采油工艺技术，收到较好效果。
三、地面驱动螺杆泵的现场应用及效果评价
(一)地面驱动螺杆泵的采油工艺原理、配套设备及应用范围
地面驱动采油螺杆泵是一种新型的采油机械，主要由地面驱动装置和井下螺杆泵两部分组成。(图1)
1.螺杆泵工艺原理
地面驱动装置将井口动力通过抽油杆的旋转运动传递到井下，驱动螺杆泵工作。井下螺杆泵由转子和定子组成，转子是螺杆泵中唯一的运动部件，它是由高强度钢经精加工及表面镀铬而成；定子采用高弹性合成橡胶。由于转子与定子配合时形成一系列相互隔开的封闭腔，当转子转动时，封闭腔沿轴向由吸入端向排出端运移，在排出端消失，同时吸入端形成新的封闭腔，其中腔内所盛满的液体也就随着封闭腔的运移由吸入端推挤到排出端。这种封闭腔的不断形成、运移、消失，起到了泵送液体的作用。
2.主要配套设备
(1)地面驱动装置构成及作用
地面驱动装置的作用是支撑驱动抽油杆，进而带动井下螺杆泵，完成把井下液体抽到地面。主要由驱动电机、皮带传动系统、齿轮箱体、防反转装置、井口密封等部件组成。(图2)
驱动电机：采用Y系列三相异步电动机，安装在电机调节板上，通过改变电机的位置，可以调节皮带的松紧。
皮带传动系统：将电机的输出动力传递到齿轮箱体。通过更换皮带轮调节地面驱动装置的工作转速进行调参，从而控制油井产量。
齿轮箱体：将电机提供的动力通过一对弧齿锥齿轮传递给光杆，由光杆带动抽油杆及转子，同时承受整个杆柱的轴向负荷。
防反转装置：根据结构形式的不同，目前防反转装置分为液压防反转、棘轮棘爪防反转和刹车盘式防反转装置。停机时，防反转装置吸收抽油杆的反转扭矩，使抽油杆上储存的扭矩释放，有效地防止脱扣。
井口密封：按密封方式不同分为盘根盒密封和整体式机械密封装置，阻止光杆处井液外溢。
(2)电控柜
电控柜的作用是控制、保护螺杆泵采油系统的正常运行，有普通盒变频调速两种型式。普通电控柜的主要功能是控制电机的启动、停止；缺相、过载保护；电流、电压显示。变频调速控制柜的作用是通过调节工作频率来实现无级调速，保护螺杆泵采油系统的正常运行。
3.螺杆泵的型号、技术特点及适用范围
(1)螺杆泵型号：
通常按主要参数每转排量和级数来区分，目前矿场常用螺杆泵的技术参数(表1)：
(2)主要技术特点：
A.没有阀件，适合抽吸高粘、高含气原油；
B.靠扭矩传动工作，磨擦阻力小；
c.其定子内的橡胶衬套对砂有一定的容让性，适合开采高含砂原油；
D.流量均匀，对地层不产生冲击作用，防止地层激动出砂。
(3)适用范围：
原油粘度≤5000mPa.S，含砂≤2.5％，油气比≤4.00m3/m3，泵吸入口处温度≤90℃。
(二)现场应用实例
1.选井
根据螺杆泵的适用范围，我们对动液面在300米以上，含砂≤2％的抽油井进行了筛选，最终选择了BNB35-13、BNB64-48二口井，油井基本数据和生产情况见表2。
2.最佳设计方案的确定
我们首先根据油井供液能力和泵要求的沉没度，确定了下泵深度和泵的排量，分别选用LGB1100-16、LGB1200DT16两种大排量螺杆泵，以提高油井产量。并根据井斜曲线，将斜井的泵挂深度设计在靠近直井段的平滑井段处，以降低管柱偏磨；然后根据下泵深度和额定压力，选择了泵的级数，调节转速，优化油井工作制度，避 免强采可能导致地层出砂，并结合螺杆泵特性曲线，优化确定了其它设计参数，
(三)应用效果评价
2008年2月，滨南油区第一口螺杆泵生产井BNB35-13试验成功；7月，BNB64-48井相继转入螺杆泵生产。我们对两口螺杆泵采油井的生产情况进行了跟踪，两口螺杆泵浅抽井，平均泵挂深度较原抽油泵上提了464.72米，节约了管材。从油井生产资料的统计数据来看，呈现出“两升一降一长”的良好态势：即产量上升、机采效率上升、节能降耗、免修期延长。
1.产量上升
三口油井下螺杆泵后产量明显上升，日产液量由114.4t/d上升到200.9t/d，日产油量由2.7t/d上升到5.9t/d，初增油3.2t/d，累增油392.1t。(见表3、图4)
2.机采效率上升、节能降耗
二口油井下螺杆泵后机采效率明显上升，平均机采效率由22.53％上升到31.58％，上升了9.05％；平均吨液百米耗电由1.79kw·h/t·m下降到1.42kw·h/t·m，下降了0.37kw·h/t·m，经济效益可观。(表4、图5)
3.免修期延长
换泵前两口井的平均免修期约为200天，转入螺杆泵后目前均正常生产。其中利BNB35-13井自采用螺杆泵生产以来已累计正常生产313天。
四、几点建议
1.大井段井斜超过36。的斜井、管柱偏磨严重而频繁作业油井，建议采用螺杆泵与连续抽油杆配套使用，或采用内衬油管，以减轻偏磨带来的负面影响；
2.液面600m以上，排量300m3的电泵井，采用大排量螺杆泵采油，以降低电耗；
3.在充分论证综合考虑基础上慎重选井，保证应用效果。
五、结论：
地面驱动螺杆泵在滨南二矿滨南油区的成功应用，不仅改善了油井举升工况，提高了机采系统效率，还改变了原来单一的机采方式，使采油方式更贴近油井条件。应用中积累的大量基础数据，为后续选井提供了可靠依据，该工艺具有一次性投资少、适应范围宽、节能效果好等优点，有较高的推广应用价值。
参考文献：
[1]连经社等编.胜坨油田采油工艺技术[M]北京：中国石化出版社，2004
[2]杨树栋主编.采油工程[M]东营：石油大学出版社，2000