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浅析地面驱动螺杆泵采油技术的优化
来自:上海昊宣泵业制造有限公司   发布时间:2019/5/14

在我国油田生产中, 地面驱动螺杆泵应用较为普遍, 螺杆泵是该采油装置的核心, 螺杆泵是由电机驱动泵、抽油杆泵转子及旋转轴的抽油杆组成的, 它具有设备结构简单、动力部件小、动力足、效率高及成本少的特点。本文是在对我国目前地面驱动螺杆泵采油技术与装置进行研究分析的基础上, 发现其中的问题并结合实际的工作经验, 对螺杆泵采油的生产技术工艺与工作原理进项分析与优化, 以提升其工作效率。

1 地面驱动螺杆泵的特点和工作理论

采油工作中一直存原油的挥发问题, 为了避免这个问题, 相关研究人员对地面驱动螺杆泵的进行优化, 使得设备的应用能够有效的降低采油过程中原油的挥发率, 并且能够很好的保持油田液体的稳定性能。地面驱动螺杆泵技术还可以在粘度较高的环境中进行采油工作, 例如:油田中若存在含有沙子的情况, 使用地面驱动螺杆泵技术能够有效的确保采油效率。并且, 由于地面驱动螺杆泵的体积较小, 也比较适用于进行海上的采油工作, 在进行海上采油时, 环境的回压值大, 对于原油的采集输送要求较高, 螺杆泵也是比较适用的。地面驱动螺杆泵的特点包括:驱动螺杆泵技术的应用范围广、投资成本低、安装设备简单、操作便捷及工作效率高等, 其中主要有两个方面的优点, 一是, 这项技术能够稳定的输出流体, 具有较高的工作效率。其次, 该技术需要的地面驱动螺杆泵采油装置安装容易、成本较低、操作简单并且设备的性能好, 使用寿命长。除此以外, 在进行采油工作时, 首先要核对驱动螺杆泵的参数与性能的匹配度, 要使得驱动螺杆泵能够有效的完成采油工作, 所以在进行采油工作前, 要进行驱动螺杆泵各个参数的检测, 对其技术的工作原理进行研究与优化, 整体提高驱动螺杆泵采油的效率与使用寿命。在进行采油的过程中, 在使用地面驱动螺杆泵采油技术时会遇到驱动螺杆泵的参数与实际地面油量不一致的情况, 这就不能很好的发挥驱动螺杆泵采油技术的优势, 此时需要对驱动螺杆泵的生产原理、生产工艺等进行研究分析, 对螺杆泵的生产工艺、生产技术进行优化。

地面的驱动螺杆泵一般分为两种, 第一类是电机直接进行驱动输送的螺杆泵, 第二类是需要通过皮带滑轮进行输送的螺杆泵。首先, 通过电机直接进行输送的螺杆泵, 其电机的装置在全部装置的上半部分, 但电机的输送方向是垂直向下的, 工作原理是通过电机的电流驱动, 使其不断旋转、减速, 产生油杆摆动的动作。第二类, 需要通过皮带滑轮进行输送的螺杆泵, 其采油油杆泵的电机装置位于设备的侧面, 工作原理是通过皮带的滑动将电机的旋转运动输送到减速器上, 这时, 减速器开始进行旋转运动, 使得井下的抽油杆开始运动, 井下的抽油杆开始进行抽油工作, 完成整个的采油的工作。

2 地面驱动螺杆泵采油技术的优化与研究

地面驱动螺杆泵虽然存在以上诸多优点, 但在实际的采油过程中, 还会存在螺杆泵的泵性能参数与实际采油工作不匹配的现象。所以, 在进行实际的采油工作之前, 应通过地面驱动螺杆泵技术的实际工作情况, 结合螺杆泵装置设备的工作原理进行研究分析, 使得螺杆泵保持最佳参数。并且对现场的油井内流体速度、压力进行分析, 得出井液的最佳参数。随着螺杆泵的进入深度逐渐加深, 油井井底的流体参数例如:压力、温度及密度等都会随之变化, 所以管道的设计在不同深度的情况下应是不同的。

在进行采油作业前, 首先应确定好采油杆的类型, 然后通过得到的相关参数进行螺杆泵的工作压力以及泵入口的之间的压力差值。然后再根据螺杆泵的类型, 结合相关工作原理, 计算出螺杆泵的流体排出量。另外, 由于地面与地下的原油的性质存在差别, 所以螺杆泵的流体排出量与实际采油工作的流体排出量是不同的, 就需要根据原油的体积系数等相关物理参数进行计算出泵的性能参数, 再计算出螺旋杆的旋转速度及液体排出量。在对螺杆泵的强度参数进行优化时, 运动的顺序应是从上向下, 若某个截面的强度参数出现偏差, 就说明设备的油杆设计存在问题, 与实际施工情况不符合, 应通过差值进行计算, 重新设计符合实际施工要求的油杆。对螺杆泵的下降深度、压力及转速等参数要重新进行分析, 根据新的数据算出系统的工作效率。还可以根据地面驱动螺杆泵及抽油杆向上的运动轨迹对螺杆泵的旋转速度及出入口的压力差, 计算出系统采油的整体效率。根据得到的系统采油效率, 可以算出符合要求的泵深度及螺杆泵的旋转速度, 得到的这两个参数就是技术优化后的螺杆泵采油的最佳参数。

3 螺杆泵故障诊断的技术。

我国是在19世纪80年代初开始应用地面驱动螺杆泵装置, 在19世纪90年代, 这种技术与装置在我国才普遍应用, 与其他过去传统的采油泵技术与装置相比, 地面驱动螺杆泵装置存在许多优势, 例如:螺杆泵的泵的动力足, 其相关技术与装置的动力大、效率高, 所以这种地面驱动螺杆泵的技术与装置自从19世纪90年代初开始到现在一直是我国是非常普遍的采油技术。有时, 螺杆泵在进行工作时候, 其参数性能与实际采油作业情况不匹配, 若强制使用设备, 会造成设备的磨损, 减少设备的使用年限, 不能够有效的发挥其设备的最大性能优势。地面驱动螺杆泵装置在设计时, 无论是皮带、电机哪种转动方式, 都应注意地面驱动螺杆泵的入口位置的压力一定小于泵沉没时的压力。并且, 地面驱动螺杆泵抽油杆的杆柱部分应划分为几个部分, 分为不同梯度的压力值, 这样能够有效的进行逐级的压强值从上向下逐步的进行调整核对。这样不但能够确保地面驱动螺杆泵具有稳定性及工作效率, 还能够确保油田的产能, 尽量的降低采油的作业费用成本。

在采油的实际施工现场, 若遇到地面驱动的螺杆泵系统发生故障的情况, 应从两方面的工作原理进行研究分析, 第一是阈值的参数诊断, 另一个是逻辑诊断。在进行实际采油工作过程中, 要结合实际情况应用这两种方法进行判断, 有时要共同使用两种方法进行判断, 使得螺杆泵的故障能够得到有效的解决。在地面驱动螺杆泵进行采油作业时, 引起故障的原因主要有几个方面, 例如:监管不到位产品、泵设备参数与实际采油情况不匹配、设备安装不合理等问题, 其中, 最普遍的螺杆泵故障是螺杆泵抽油杆中间折断及油管道的堵塞、泄漏等问题。这种情况下, 应采取正确有效的故障诊断方法, 确保设备安装的稳定性。螺杆泵故障诊断的有效方法主要有两种, 电压与电流控制的方法。电压控制的方法主要是指对井口液压管道、采油门压力的变化进行控制, 这种检测方法主要是对螺杆泵的断管状态进行诊断, 例如:若杆泵发生严重的泄漏时, 主要是依据这种方式诊断的。电流控制的方法主要是指通过对螺杆泵工作电流的工作状态进行控制来进行判断。这种检测方法主要是对抽油杆断裂状态进行诊断, 例如:若泵管道发生严重的泄漏时, 主要是依据这种方式诊断的。

4 结语

随着技术的不断发展, 我国目前采油作业的技术在不断的优化和创新, 其中, 地面驱动螺杆泵技术已经成为我国油田采油作业中主要的应用技术, 加强对该技术的研究, 不断优化技术设备和工艺, 对于有效提高采油效率和有效降低成本具有十分重要的意义。

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