地面驱动螺杆泵采油技术优化
摘要：地面驱动螺杆泵采油技术具有输出流体稳定，工作效率高等优点。地面驱动螺杆泵采油装置的投资成本小，设备结构简单，安装使用和维修较为方便，系统工作的稳定性好，所以地面驱动螺杆泵采油技术，得到非常广泛的应用。地面驱动螺杆泵采油技术应用过程中，如果螺杆泵的运行参数和螺杆泵的性能不匹配，将会导致螺杆泵采油技术的优势不能得到充分的发挥，因此需要开展地面驱动螺杆泵采油技术的优化研究，不断的提高螺杆泵的效率和寿命。文章通过调研分析，分析了螺杆泵采油技术的工作原理，开展了螺杆泵采油技术的参数优化研究。通过研究对于提高螺杆泵的工作效率具有积极的意义。
关键词：地面；驱动；采油；螺杆泵；优化；原理；效率；寿命地面驱动螺杆泵采油技术是从上个世纪八十年代逐渐发展起来的。螺杆泵采油技术的泵效高，和其他采油方式相比，具有许多优势，因此得到的广泛的推广和应用。我国的螺杆泵采油技术兴起于上个世纪八十年代末期。首先开展了地面驱动螺杆泵采油技术的理论研究和室内实验，经过不断的研究改进，螺杆泵采油技术进行了现场试验，通过对现场试验问题的不断改进，螺杆泵采油装置的工作稳定性和工作效率，都得到了较大的提高。
螺杆泵采油装置结构简单、设备的造价低，可以有效的减少油田采油的设备投入资本。螺杆泵采油装置安装较为方便，设备的占地面积小，质量较轻，可以直接安装到油井的井口。螺杆泵采油技术的泵效一般都较高，如果设备运行良好的话，泵效通常情况下都会在百分之九十左右，而且采油输出的液流稳定性较高。螺杆泵采油技术可以适用于不同粘度原油的开采，在含砂量较高的井中，螺杆泵依然可以保证较高的工作效率。螺杆泵以其特殊的性能，可以适用于定向井的造斜段，而且采油设备所占用的体积较小，可以很好的适用于海上采油。螺杆泵采油过程中，井口的回压值较大，可以更好的方便原油的输送。由于地面驱动螺杆泵采油技术的诸多优势，在全国各油田都得到较快的发展。
一、地面驱动螺杆泵采油技术的原理分析
地面驱动采油螺杆泵主要两种类型，一种是电机直接驱动螺杆泵，另一种是利用皮带传动驱动螺杆泵。电机直接传动的方式，电机安装在设备的最上部，电机的方向垂直向下，电机在电流的作用驱动减速机做旋转运动，电机的转速经过减速机减速后，直接驱动抽油杆运动。皮带传动螺杆泵采油技术的电机安装在设备的一侧，电机的旋转运动通过皮带传递到减速器上，减速开始旋转运动并且驱动井下抽油杆旋转，抽油杆再带动井下螺杆泵运动，完成采油的整个过程。具体的工艺流程为，井口电机的旋转运动经过减速器减速之后，驱动抽油杆进行旋转运动，抽油杆下部连接螺杆泵的转子，抽油杆旋转运动后，螺杆泵的转子就开始做旋转运动。螺杆的定子和转子之间可以形成密封腔室，当转子旋转时，定子和转子之间的腔室开始运动，密封的腔室沿着螺杆中心轴向上运动，从而将螺杆泵下部的原油推动到螺杆泵的上部，从而实现了原油的举升。
二、地面驱动螺杆泵采油技术优化研究
地面驱动螺杆泵的工作参数，能否和螺杆泵的性能相匹配，关系到采油螺杆泵设备能否发挥出最大的效率，能否降低采油的成本。通过对螺杆泵采油装置工作原理的分析，结合采油螺杆泵实际的工作参数，提出了地面驱动螺杆泵采油技术的优化方法，首先根据地层的压力、含油量、油井的产液量等参数，进行油藏中井底流压的计算，根据油层的深度，确定出螺杆泵最初的下入深度。然后利用井筒中流体的压力和速度分析，得到井筒流体参数随着井深的变化关系，得到井下螺杆泵入口处，井底压力、流体温度、密度等流体参数。依据设计的套管压力和井筒多相流的计算结果，得到井下螺杆泵的沉没压力。沉没压力的设置前提是，泵的入口压力不大于沉没压力，这样才能够保证在设计的泵的下入深度条件下，螺杆泵能够发挥出应有的性能。选择出螺杆泵采油技术适用的抽油杆柱类型，抽油杆柱的类型确定后，可以利用井口的回压值，以及井筒多相流的计算结果，自井口向下计算，得到螺杆泵的工作压力和泵出入口的压力差。根据下入螺杆泵的型号，利用螺杆输送的基本原理，计算出下入螺杆泵的排量。由于地下原油和地面原油性质的差异，地面计算得到的螺杆泵排量，需要利用原油的体积系数等物性参数，求出井下螺杆泵的实际工作排量。依据螺杆泵的性能参数，计算出需要的螺杆转速，以及该条件下螺杆泵的排液量。完成螺杆泵采油抽油杆的强度校核，将螺杆泵采油杆柱划分成几个部分，逐级进行采油杆柱的强度校核，强度校核的方向为自下而上。如果计算到某一断面后，抽油杆的强度不够，说明设计的抽油杆结构不合理强度不够，因此需要依据校核得到的差值，重新进行抽油杆柱的设计，直到整个抽油杆的强度都满足要求。记录该下泵深度条件下，螺杆泵的作用压力和转速，分析出地面驱动螺杆泵采油技术整个系统效率。逐步的上提抽油杆和螺杆泵，计算相应的螺杆泵出入口压力差和转速，分析该深度下螺杆泵采油的系统效率。直到螺杆泵上升位置的入口压力小于螺杆泵的沉没压力时结束。根据记录得到的螺杆泵采油系统整体效率的值，选择出螺杆泵采油系统最大的系统效率，找出相对应的下泵深度和转速，该下泵深度和转速就是优化后的螺杆泵采油工作参数。
结束语
螺杆泵采油技术以其优异的性能，在我国各油田都得到了广泛应用，对于提高采油效率和降低采油成本具有重要的意义。如果螺杆泵的工作参数和螺杆泵的性能不匹配，就会大大的影响到螺杆泵的效率和工作寿命。螺杆泵采油装置安装方便，占地面积小，质量轻，可以直接安装到油井井口。地面驱动采油螺杆泵主要两种类型，电机直接驱动螺杆泵和皮带传动驱动螺杆泵。螺杆泵沉没压力的设置前提是，螺杆泵的入口压力不大于泵的沉没压力。将螺杆泵采油抽油杆柱划分成几个部分，逐级进行抽油杆的强度校核，强度校核的方向为自下而上。通过研究对于提高螺杆泵的工作效率，保证油井高产，降低采油成本具有重要的意义。
参考文献：
[1] 王国庆,师国臣等,大庆油田螺杆泵机采井系统效率现状及对策[J].石油矿场机械,2011.
[2] 马圣贤,地面驱动螺杆泵抽油井生产系统优化设计方法研究与应用[D]:硕士研究生论文,中国石油大学(华东).
[3]晏样慧,螺杆泵采油装置的分析与优化设计[D]:硕士研究生学位论文,中国石油大学(华东).
