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[摘 要]近年来螺杆泵举升工艺技术已成为油田主要举升方式之一。围绕螺杆泵机采井油田在如何提高系统效率方面做了大量工作， 取得了较好效果。本文对油田螺杆泵机采井系统效率进行了分析， 并结合实例， 以工作转速为主要技术参数分析了螺杆泵举升系统地面、井筒及泵内能耗特征。在此基础上提出提高电机负载率；提高地面传动效率；合理选择工作转速等提高螺杆泵井系统效率技术对策，并进行效益比较评价。
[關键词]螺杆泵；连续抽油杆；失效频率；抽油杆应力；效益分析
中图分类号：G318 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0086-01
目前螺杆泵主要应用在井斜较大的井，同时连续抽油杆在油田的应用解决了以往由于杆柱限制螺杆泵无法深下的弊端，使用螺杆泵配套连续抽油杆可以大幅度降低抽油杆失效频率，降低抽油杆的工作应力，消除活塞效应，提高泵效，加快施工速度，减少作业减产，同时在节电方面优势明显。
1 螺杆泵配套工艺现状
1.1 连续抽油杆
抽油杆是有杆抽油设备的重要部件，它将地面驱动装置的动力传递至井下，驱动转子旋转，实现抽汲运动。抽油杆的疲劳强度和使用寿命影响了整个螺杆泵采油系统的运转周期。由于抽油杆材料，加工工艺，工作环境，使用不当和管理不善等因素，造成抽油杆疲劳断裂或脱扣，严重影响整个抽油系统的运转周期及原油产量，增加维护费用，提高采油成本。经过多年的探索，抽油杆技术得到了飞速的发展，出现了连续抽油杆，实践表明，连续抽油杆比普通抽油杆具有更优越的使用性能。
1.2 大幅度降低抽油杆失效频率
普通抽油杆连接部分〔接箍，螺纹接头，锻造部分和锻造加热过渡区〕的失效数占总失效数的65%-80%，而连续抽油杆的设计取消了连接件，从而大大减少了抽油杆的失效频率。
1.3 减少抽油杆与油管的磨损
抽油杆柱和油管摩擦造成的磨拟与相互间的垂直压力，承压面积，相接触的长度和时间有关。连续抽油杆能够减少磨损，是因为它具有一个半径635m.的圆弧截面，在横截而上与现有的任何油管都是两点接触，而普通抽油杆的接箍则是一点接触。这样，7m长的连续杆与油管就有2m的接触长度而普通抽油杆接箍与油管的接触长度仅为100-112mm，两者的承压面积之比为150：1。承压面积增大使磨损大人减少，尤其是斜井，定向井和水平井，效果更显著。
1.4 可降低抽油杆应力
由于连续抽油杆没有接箍和丝扣并根据每口井的情况设计成锥形，可比同样长度的普通杆重量轻8%-10%其次在较小的油管中，可以使用比普通抽油杆尺寸更大的连续杆，从而降低抽油杆的应力。如在直径为62的油管中，只能使用直径为22.2的普通抽油杆，而采用连续抽油杆时，则可用直径为25.4的抽油杆。在载荷相同的情况下，连续杆的工作应力可减少23%。
1.5 可消除活塞效应，提高泵效
连续抽油杆没有接箍，消除了普通抽油杆接箍的活塞效应，使杆柱的下降速度加快，增加泵柱塞的冲程长度，弹性伸长也增加了冲程，因而提高了泵效。
1.6 可减少结蜡
普通抽油杆杆体上结蜡很少，而在接箍周围由于产生压力降，随之而来的气体析出，使这个区域发生局部冷却而结蜡，而连续杆没有接箍，表面喷镀了涂料，因而减少了结蜡。
1.7 加快施工速度，减少作业减产
每口井所用的为一根连续杆杆柱，利用连续杆作业车，其安装和提升速度25-30m/min，与普通抽油杆相比，其速度提高3倍以上，减少作业减产。使用连续杆可使螺杆泵井减低运行费用，因为取消了抽油杆接箍，使油井液流阻力大幅下降，尤其是在抽汲重油，和大排量采液的情况下。这使抽油杆和螺杆泵的工作负荷减小，从而可延长它们的工作寿命，使维修费用下降。液流阻力下降同时降低了所需的驱动功率，节约了能源；不仅拓宽了螺杆泵的应用领域，而且为油田生产提供了更加有效的节能、增产手段。
2 螺杆泵使用现状
按照左侧选取原则选井选泵。室内水力特性检测得到的GLB500型螺杆泵在不同工作转速条件下泵压与有效功率的关系曲线，其中A、B、C、D点分别为不同转速曲线的最高有效功率点。在由A、B、C、D点连成的最高功率点曲线左侧区域，随转速及泵压上升，有效功率大致呈线性增长，称之为低漏失区域；在其右侧区域，虽然随转速上升有效功率上升，但随泵压上升有效功率却呈现快速下降趋势，称之为高漏失区域。在实际选井、选泵过程中，除了考虑油井产量与泵排量匹配外，更重要的也是容易被忽略的还应结合油井历史生产数据，优选泵的工作转速和工作压力，使井泵协调点尽量在低漏失区域，即左侧选取原则，这样才有利于提高系统效率。
数据表明：与抽油机井相比螺杆泵表现出了装机功率小、泵效高、系统效率高等技术优势。《油田生产系统节能监测规范》规定了螺杆泵井达到节能运行的系统效率最低保证值，即节能评价值35%。按照此要求，油田螺杆泵机采井系统效率还存在一定差距，因此在节能降耗、检泵周期进一步提高。以某生产区为例，螺杆泵总井数为19口，生产井17口，使用率为84.2%。其中有12口井采用连续杆工艺，连续杆最大下深1400m，工作井段最大井斜54.90°，原油粘度最高648mpa.s，最大排量螺杆泵为120DT*83泵。螺杆泵井日产液占该区全部油井产液的10.4%；日产油占该生产管理区全部油井产油的12.8%。
3 配套工艺应用
现在使用的螺杆泵光杆结构有：一是内衬管+连续杆配套模式。内衬油管磨损量（0.38）仅为N80油管磨损量（0.62）61.2%，内衬管对抽油杆保护性能突出。适用于（1）杆管偏磨严重、频繁作业油井；（2）液量100m3以上、油量较高的油井。二是梯形扣杆+扶正配套模式适用于杆管更换量少液量、油量较少井。另外，在配套工艺方面，通过我们实践中的不断优化，形成关键技术：①单头螺杆泵改进为双头螺杆泵，②光杆从实心杆到空心杆又到现在的连续杆；③采用管柱锚定和油气预分离技术，④采用软启停和变频控制技术，将光杆从实心杆换为空心杆又到现在的连续杆；光杆技术的改进，大大减少了由于油井光杆断裂的发生。杆柱优化扶正技术.针对杆柱运动惯性、管柱弯曲，为了防住杆管磨损，研制了短接式抽油扶正器、卡装式抽油扶正器、优化扶正器布置方法，实现抽油杆的合理扶正，延长了杆管的使用寿命。软启停无极调参技术.保证螺杆泵系统在较低的扭矩下启停，避免全球启动对抽油杆、齿轮、皮带的损害。在较宽的范围内调整生产参数，满足油井供排协调的需要。变频无级调速，实现软启、软停无级调速，达到油井并排协调。偏心测试技术.研制了偏心测试驱动装置，和偏心测试管柱，配套了柔性井下测试仪及工具，实现了螺杆泵井井下剖面测试（压力、产液、含水、密度、温度等）。螺杆泵系统性能检测技术.针对产品质量和规范管理，建立螺杆泵水力特性、驱动装置、抽油杆十个相关标准保证产品质量稳定，规范管理。采用管柱锚定和油气预分离以及井口环空定压放气技术，保证了机组和油井工作的稳定。
4 螺杆泵与电泵经济效益分析对比
单井螺杆泵与电泵作业费用对比。目前，螺杆泵主要应用在井斜较大的井，井斜较大的井如果下入电泵在机组下井过程中存在以下问题：1）在机组起下过程中可能造成机械损伤，从而影响机组寿命；2）在机组起下过程中可能造成机组卡阻在套管内，发生安全事故；3）该井整个造斜段狗腿度均较大，容易造成电缆损伤；如采用连续杆配螺杆泵，既减少了应力，又不容易疲劳和扭断，还能克服由于拐点大，螺杆泵运转电流增大，很难正常运转的情况。另外，应用连续杆驱动，泵上可以全部应用62mm油管，替代70、95大泵的泵上76mm油管，每米节约投入22元，按每口井1150米计算，单井少投入2.53万元。
参考文献
[1] 王冰.螺杆泵采油井杆柱断脱原因分析及防治对策[J].中国石油和化工标准与质量.2017（04）.
[關键词]螺杆泵；连续抽油杆；失效频率；抽油杆应力；效益分析
中图分类号：G318 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）30-0086-01
目前螺杆泵主要应用在井斜较大的井，同时连续抽油杆在油田的应用解决了以往由于杆柱限制螺杆泵无法深下的弊端，使用螺杆泵配套连续抽油杆可以大幅度降低抽油杆失效频率，降低抽油杆的工作应力，消除活塞效应，提高泵效，加快施工速度，减少作业减产，同时在节电方面优势明显。
1 螺杆泵配套工艺现状
1.1 连续抽油杆
抽油杆是有杆抽油设备的重要部件，它将地面驱动装置的动力传递至井下，驱动转子旋转，实现抽汲运动。抽油杆的疲劳强度和使用寿命影响了整个螺杆泵采油系统的运转周期。由于抽油杆材料，加工工艺，工作环境，使用不当和管理不善等因素，造成抽油杆疲劳断裂或脱扣，严重影响整个抽油系统的运转周期及原油产量，增加维护费用，提高采油成本。经过多年的探索，抽油杆技术得到了飞速的发展，出现了连续抽油杆，实践表明，连续抽油杆比普通抽油杆具有更优越的使用性能。
1.2 大幅度降低抽油杆失效频率
普通抽油杆连接部分〔接箍，螺纹接头，锻造部分和锻造加热过渡区〕的失效数占总失效数的65%-80%，而连续抽油杆的设计取消了连接件，从而大大减少了抽油杆的失效频率。
1.3 减少抽油杆与油管的磨损
抽油杆柱和油管摩擦造成的磨拟与相互间的垂直压力，承压面积，相接触的长度和时间有关。连续抽油杆能够减少磨损，是因为它具有一个半径635m.的圆弧截面，在横截而上与现有的任何油管都是两点接触，而普通抽油杆的接箍则是一点接触。这样，7m长的连续杆与油管就有2m的接触长度而普通抽油杆接箍与油管的接触长度仅为100-112mm，两者的承压面积之比为150：1。承压面积增大使磨损大人减少，尤其是斜井，定向井和水平井，效果更显著。
1.4 可降低抽油杆应力
由于连续抽油杆没有接箍和丝扣并根据每口井的情况设计成锥形，可比同样长度的普通杆重量轻8%-10%其次在较小的油管中，可以使用比普通抽油杆尺寸更大的连续杆，从而降低抽油杆的应力。如在直径为62的油管中，只能使用直径为22.2的普通抽油杆，而采用连续抽油杆时，则可用直径为25.4的抽油杆。在载荷相同的情况下，连续杆的工作应力可减少23%。
1.5 可消除活塞效应，提高泵效
连续抽油杆没有接箍，消除了普通抽油杆接箍的活塞效应，使杆柱的下降速度加快，增加泵柱塞的冲程长度，弹性伸长也增加了冲程，因而提高了泵效。
1.6 可减少结蜡
普通抽油杆杆体上结蜡很少，而在接箍周围由于产生压力降，随之而来的气体析出，使这个区域发生局部冷却而结蜡，而连续杆没有接箍，表面喷镀了涂料，因而减少了结蜡。
1.7 加快施工速度，减少作业减产
每口井所用的为一根连续杆杆柱，利用连续杆作业车，其安装和提升速度25-30m/min，与普通抽油杆相比，其速度提高3倍以上，减少作业减产。使用连续杆可使螺杆泵井减低运行费用，因为取消了抽油杆接箍，使油井液流阻力大幅下降，尤其是在抽汲重油，和大排量采液的情况下。这使抽油杆和螺杆泵的工作负荷减小，从而可延长它们的工作寿命，使维修费用下降。液流阻力下降同时降低了所需的驱动功率，节约了能源；不仅拓宽了螺杆泵的应用领域，而且为油田生产提供了更加有效的节能、增产手段。
2 螺杆泵使用现状
按照左侧选取原则选井选泵。室内水力特性检测得到的GLB500型螺杆泵在不同工作转速条件下泵压与有效功率的关系曲线，其中A、B、C、D点分别为不同转速曲线的最高有效功率点。在由A、B、C、D点连成的最高功率点曲线左侧区域，随转速及泵压上升，有效功率大致呈线性增长，称之为低漏失区域；在其右侧区域，虽然随转速上升有效功率上升，但随泵压上升有效功率却呈现快速下降趋势，称之为高漏失区域。在实际选井、选泵过程中，除了考虑油井产量与泵排量匹配外，更重要的也是容易被忽略的还应结合油井历史生产数据，优选泵的工作转速和工作压力，使井泵协调点尽量在低漏失区域，即左侧选取原则，这样才有利于提高系统效率。
数据表明：与抽油机井相比螺杆泵表现出了装机功率小、泵效高、系统效率高等技术优势。《油田生产系统节能监测规范》规定了螺杆泵井达到节能运行的系统效率最低保证值，即节能评价值35%。按照此要求，油田螺杆泵机采井系统效率还存在一定差距，因此在节能降耗、检泵周期进一步提高。以某生产区为例，螺杆泵总井数为19口，生产井17口，使用率为84.2%。其中有12口井采用连续杆工艺，连续杆最大下深1400m，工作井段最大井斜54.90°，原油粘度最高648mpa.s，最大排量螺杆泵为120DT*83泵。螺杆泵井日产液占该区全部油井产液的10.4%；日产油占该生产管理区全部油井产油的12.8%。
3 配套工艺应用
现在使用的螺杆泵光杆结构有：一是内衬管+连续杆配套模式。内衬油管磨损量（0.38）仅为N80油管磨损量（0.62）61.2%，内衬管对抽油杆保护性能突出。适用于（1）杆管偏磨严重、频繁作业油井；（2）液量100m3以上、油量较高的油井。二是梯形扣杆+扶正配套模式适用于杆管更换量少液量、油量较少井。另外，在配套工艺方面，通过我们实践中的不断优化，形成关键技术：①单头螺杆泵改进为双头螺杆泵，②光杆从实心杆到空心杆又到现在的连续杆；③采用管柱锚定和油气预分离技术，④采用软启停和变频控制技术，将光杆从实心杆换为空心杆又到现在的连续杆；光杆技术的改进，大大减少了由于油井光杆断裂的发生。杆柱优化扶正技术.针对杆柱运动惯性、管柱弯曲，为了防住杆管磨损，研制了短接式抽油扶正器、卡装式抽油扶正器、优化扶正器布置方法，实现抽油杆的合理扶正，延长了杆管的使用寿命。软启停无极调参技术.保证螺杆泵系统在较低的扭矩下启停，避免全球启动对抽油杆、齿轮、皮带的损害。在较宽的范围内调整生产参数，满足油井供排协调的需要。变频无级调速，实现软启、软停无级调速，达到油井并排协调。偏心测试技术.研制了偏心测试驱动装置，和偏心测试管柱，配套了柔性井下测试仪及工具，实现了螺杆泵井井下剖面测试（压力、产液、含水、密度、温度等）。螺杆泵系统性能检测技术.针对产品质量和规范管理，建立螺杆泵水力特性、驱动装置、抽油杆十个相关标准保证产品质量稳定，规范管理。采用管柱锚定和油气预分离以及井口环空定压放气技术，保证了机组和油井工作的稳定。
4 螺杆泵与电泵经济效益分析对比
单井螺杆泵与电泵作业费用对比。目前，螺杆泵主要应用在井斜较大的井，井斜较大的井如果下入电泵在机组下井过程中存在以下问题：1）在机组起下过程中可能造成机械损伤，从而影响机组寿命；2）在机组起下过程中可能造成机组卡阻在套管内，发生安全事故；3）该井整个造斜段狗腿度均较大，容易造成电缆损伤；如采用连续杆配螺杆泵，既减少了应力，又不容易疲劳和扭断，还能克服由于拐点大，螺杆泵运转电流增大，很难正常运转的情况。另外，应用连续杆驱动，泵上可以全部应用62mm油管，替代70、95大泵的泵上76mm油管，每米节约投入22元，按每口井1150米计算，单井少投入2.53万元。
参考文献
[1] 王冰.螺杆泵采油井杆柱断脱原因分析及防治对策[J].中国石油和化工标准与质量.2017（04）.