螺桿泵井合理沉沒度的確定

[摘 要]為協(xié)調(diào)能耗與產(chǎn)量關(guān)系，充分發(fā)揮螺桿泵潛能，結(jié)合薩南開發(fā)區(qū)介質(zhì)特性及生產(chǎn)參數(shù)，計(jì)算并繪制進(jìn)出口壓差與容積效率關(guān)系曲線，同時(shí)統(tǒng)計(jì)并繪制進(jìn)出口壓差與系統(tǒng)效率關(guān)系曲線，確定出進(jìn)出口壓差的界限，計(jì)算螺桿泵井合理沉沒度范圍；統(tǒng)計(jì)螺桿泵井實(shí)際泵效、噸液耗電及系統(tǒng)效率與沉沒度關(guān)系。對比理論計(jì)算與數(shù)理統(tǒng)計(jì)結(jié)果，確定合理沉沒度范圍。

[關(guān)鍵詞]沉沒度 泵效 進(jìn)出口壓差

中圖分類號(hào)：TE933.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）08-0127-01

螺桿泵井沉沒度是反映其供排關(guān)系合理與否的最直接、最易操作的參數(shù)，沉沒度過高，產(chǎn)能得不到充分發(fā)揮；沉沒度過低，定子橡膠升溫較快，容積效率較低，長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)易導(dǎo)致燒泵。近年來薩南開發(fā)區(qū)螺桿泵井逐年增多，但是螺桿泵井合理沉沒度一直沒有一套科學(xué)實(shí)用的方法來確定，僅是借鑒抽油機(jī)井沉沒度標(biāo)準(zhǔn)或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估計(jì)和判斷，不能使螺桿泵在正常工作條件下獲得最大產(chǎn)量和最高的經(jīng)濟(jì)效益。下面從理論計(jì)算及數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來確定螺桿泵井合理沉沒度范圍。

1.螺桿泵井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析

螺桿泵井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)是由兩方面決定的，一是油井的供液能力，二是螺桿泵的排液能力，下面從油層的流入動(dòng)態(tài)與泵的排出動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析。

1.1 油層的流入動(dòng)態(tài)

油層的流入動(dòng)態(tài)用IPR曲線來描述，最簡單常用的是Vogel方程。

（1）

式中Q—實(shí)際排量，m3/d；Qmax—流壓為零時(shí)的最大產(chǎn)量，m3/d；Ps—平均地層壓力，MPa；Pf井底流壓，MPa；

1.2 泵的排出動(dòng)態(tài)

泵的排出動(dòng)態(tài)用泵的排出液量Q與泵效的關(guān)系表示：

（2）

式中：Q理—論排量，m3/d；q—每轉(zhuǎn)排量，ml；n—轉(zhuǎn)數(shù)，r/min；—容積效率，%；

1.3 供排關(guān)系協(xié)調(diào)

螺桿泵井的生產(chǎn)過程是油層的供液能力和泵的排液能力相互影響和不斷協(xié)調(diào)的過程。泵的排液能力與某一流壓條件下的生產(chǎn)能力相適應(yīng)，同時(shí)也決定了泵在多大的進(jìn)出口壓差下工作。根據(jù)泵吸入口壓力與容積效率的物理關(guān)系，可以得出螺桿泵井容積效率與泵進(jìn)出口壓差的關(guān)系

2.螺桿泵井合理進(jìn)出口壓差范圍的界定

結(jié)合薩南油田螺桿泵井生產(chǎn)數(shù)據(jù)及介質(zhì)特性，例如溫度、粘度、壓縮系數(shù)、含水、油氣比、原始地層壓力、飽和壓力、氣體壓縮因子等參數(shù)，計(jì)算并繪制了進(jìn)出口壓差與容積效率關(guān)系曲線及進(jìn)出口壓差與系統(tǒng)效率關(guān)系曲線。從曲線看出當(dāng)進(jìn)出口壓差較小時(shí)，系統(tǒng)效率較低，對應(yīng)于系統(tǒng)效率25%時(shí)，進(jìn)出口壓差為4MPa；另外，井底溫度對螺桿泵橡膠影響較大，據(jù)經(jīng)驗(yàn)和室內(nèi)實(shí)測，舉升高度每增加100m，每100轉(zhuǎn)溫度升高1℃?？紤]螺桿泵運(yùn)轉(zhuǎn)自身生熱，螺桿泵容積效率應(yīng)大于40%，否則長期運(yùn)轉(zhuǎn)，定子橡膠升溫較快，導(dǎo)致燒泵，并且進(jìn)出口壓差過大泵漏失嚴(yán)重，容積效率較低，對應(yīng)的進(jìn)出口壓差為7.5MPa。由此選擇進(jìn)出口壓差4-7.5MPa作為計(jì)算螺桿泵井合理沉沒度范圍的界線值。

3.螺桿泵沉沒度統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析

統(tǒng)計(jì)2015年至2016年螺桿泵8042井次正常生產(chǎn)數(shù)據(jù)及測試系統(tǒng)效率數(shù)據(jù)，研究泵效、噸液耗電和系統(tǒng)效率的關(guān)系并做出曲線。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，對于小排量泵，沉沒度小于200m時(shí)泵效、系統(tǒng)效率較低，噸液耗電明顯增大；沉沒度在200-400m時(shí)泵效、系統(tǒng)效率上升到較高水平并趨于穩(wěn)定，噸液耗電下降到低值；沉沒度大于400m時(shí)系統(tǒng)效率開始下降，噸液耗電上升。對于800型中排量泵，當(dāng)沉沒度小于250m時(shí)泵效、系統(tǒng)效率較低，噸液耗電明顯增大；沉沒度在250-450m時(shí)泵效、系統(tǒng)效率上升到較高水平并趨于穩(wěn)定，噸液耗電下降到低值；沉沒度大于450m時(shí)系統(tǒng)效率開始下降。對于1200型以上大排量泵，當(dāng)沉沒度小于300m時(shí)泵效、系統(tǒng)效率較低，噸液耗電明顯增大；沉沒度在300-450m時(shí)泵效、系統(tǒng)效率上升到較高水平并趨于穩(wěn)定，噸液耗電下降到低值；沉沒度大于450m時(shí)系統(tǒng)效率開始下降。理論分析和數(shù)理統(tǒng)計(jì)兩種方法得到的合理沉沒度范圍基本吻合，若考慮到產(chǎn)量因素，最大限度的發(fā)揮螺桿泵井潛能，螺桿泵井的沉沒度范圍小排量螺桿泵應(yīng)控制在200-400m之間，中排量應(yīng)控制在250-450m之間，大排量應(yīng)控制在300-450m之間。

4.應(yīng)用合理沉沒度的結(jié)論適時(shí)采取措施

截止到目前，應(yīng)用該研究成果，適時(shí)采取措施，共實(shí)施換大泵10口井，調(diào)大參數(shù)446井次，調(diào)小參數(shù)46井次；其中對以往依據(jù)經(jīng)驗(yàn)未能調(diào)整的井實(shí)施調(diào)參98井次，沉沒度下降132.5米，日增液12.5t，日增油1.1t，取得了較好的效果。螺桿泵井平均沉沒度由466.6米下降至目前的377.5米，沉沒度位于合理范圍的比例由39.8%提高到58.2%，使螺桿泵井供排關(guān)系更加趨于合理，取得了較好效果。

4.1 調(diào)大參數(shù)效果分析

截止到2016年11月底共調(diào)大參數(shù)446井次，平均單井日增液13.4t，日增油1.2t，沉沒度下降154.1米，調(diào)參后203口井沉沒度位于合理范圍內(nèi)。其中對以往依據(jù)經(jīng)驗(yàn)未能調(diào)整的井實(shí)施調(diào)參98口井，沉沒度下降132.5米，日增液12.5t，日增油1.1t。例N5-20-P50井連續(xù)調(diào)參4次，泵型為GLB1200-14，轉(zhuǎn)數(shù)從80轉(zhuǎn)/分調(diào)到150轉(zhuǎn)/分，沉沒度從681.01m降到187.3m，泵效、噸液耗電變化從N5-20-P50井連續(xù)4次調(diào)參沉沒度變化可以看出，泵效先降低后穩(wěn)定在一較高水平；噸液耗電隨沉沒度降低逐漸下降，低于在合理下限后急劇上升。沉沒度在合理范圍內(nèi)泵效較高并且穩(wěn)定，噸液耗電最低。

4.2 換大泵效果分析

針對遠(yuǎn)高于合理沉沒度且轉(zhuǎn)數(shù)已無調(diào)整余地的10口井采取換大泵措施，措施后平均單井日增液18.5t，日增油2.3t，沉沒度下降418.1米；采取換大措施后經(jīng)調(diào)參后這10口井沉沒度基本都位于合理范圍內(nèi)，其中測試系統(tǒng)效率7口井，平均單井系統(tǒng)效率提高8.65百分點(diǎn)。

4.3 調(diào)小參數(shù)效果分析

截止到2016年11月底共調(diào)小參數(shù)46井次，平均單井日降液8.1t，日降油0.2t，沉沒度上升147.5米，調(diào)參后37口井沉沒度位于合理范圍內(nèi)。

5.結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）該項(xiàng)目是在理論研究和大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合薩南開發(fā)區(qū)介質(zhì)特性，根據(jù)不同泵型確定各自的合理沉沒度的范圍，并進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用，取得了較好的效果，從而證明了該研究成果的正確性及可靠性。

（2）通過理論計(jì)算及數(shù)理統(tǒng)計(jì)得到螺桿泵井合理沉沒度的范圍，改變了以往借鑒抽油機(jī)或憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)判斷的做法，為以后螺桿泵井換大、調(diào)參等措施提供了理論根據(jù)。

（3）通過調(diào)整和控制螺桿泵井的沉沒度，不僅能使螺桿泵井的潛能得到發(fā)揮，提高經(jīng)濟(jì)效益，而且能使我廠螺桿泵井管理水平明顯提高，具有比較廣泛的應(yīng)用前景和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜三勇.可編程控制器原理及其應(yīng)用[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1998.

[2] 陳兆梅，錢昊.金屬定子單螺桿泵的可行性探討[J].油氣田地面工程，2004，23（8）：64-64.

作者簡介

馬寶靜（1977-），女，黑龍江阿城人，主要從事油田集輸工作。