关键词: 机械采油；螺杆泵；举升性能；评价模型
螺杆泵是一种容积式泵，以螺杆泵举升系统为研究对象，根据螺杆泵的工作机理，将螺杆泵的优势和效能充分发挥，以理论研究和试验研究相结合的方法，建立螺杆泵举升性能的评价模型，实现提高螺杆泵举升性能的目的。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 螺杆泵发展
使用寿命和拓宽螺杆泵的使用范围是石油企业最关心的内容，因此，开发适应不同工况下的定子衬套材料，研制抗磨抗腐蚀的转子材料，保证油管联接处于正常工作状态，降低设备的使用成本，适应深井、斜井和水平井采油作业的要求，降低设备的使用成本，以释放停泵时抽油杆储藏的能量，重视电动潜油螺杆泵的开发，最终达到提高螺杆泵的工作性能和使用寿命对螺杆泵发展有重要的现实意义。
2螺杆泵举升性能影响因素
螺杆泵的转速应与具体油井的工况相匹配，螺杆泵的转速过低，将会发生卡泵，不同的工况条件对转速有不同的要求。如果转速过高，阻力矩变得很大，另外，油液流速就越大，沿程水头损失就很大。因此，要保证泵的实际流量不大于油井的产量。螺杆泵的转速选取与泵效有直接的关系，当转速较高时，容积效率也较高。
在转速与定子橡胶磨蚀的关系中，转速降低时，容积效率会有较大幅度降低。过高的工作转速还会加剧磨砺性磨损，如果能做到低转速下的高效率，泵的转速以小于100r/min为宜，能降低泵的磨损，延长泵的寿命。在转速与泵的结构参数的关系中，在螺杆泵的使用后期可适当提高转速，泵的转速还与工作平稳性有关，螺杆泵工作转速应与其结构参数相匹配，避免发生共振，保证螺杆泵工作的平稳性。
螺杆泵定子与转子之间的运动是啮合运动，过盈值直接影响螺杆泵的工作扭矩等参数，必须保证定子与转子具有较高的型线精度，偏心距误差控制在定子与转子合理过盈量内，一般要求转子直径稍大，即实现过盈配合。子截圆圆度是转子型线精度的主要指标，应不大于定子与转子之间的合理过盈量。在定子橡胶的溶胀、温胀及磨损中，干涉定子与转子之间的啮合运动，根据油井的供液能力合理选择螺杆泵泵型，必须综合考虑材料的热膨胀、摩擦系数等。
螺杆泵下泵深度是其举升性能的重要指标，螺杆泵采油井一般下泵越深，实践证明，要求的举升压头越大，可以根据所需要的产量正确计算，能够克服泵吸入口的流动阻力，螺杆泵转子与定子要有足够的刚度，要消除充不满对泵效的影响;温度对螺杆泵举升性能的影响表现为温度高，使油流特性变好，受环境温度的变化因素主要是下泵深度越大，环境温度越高，油井作业时会使螺杆泵的温度发生变化，螺杆泵不工作时，允许的温度偏高。
3 建立螺杆泵举升性能模糊评价模型
建立起螺杆泵举升性能影响因素框图，引入相对容积效率降低量的概念，通过实验可知，扭矩曲线随压力增大近似呈线性变化，总效率曲线随着压力的增大，随着压力的增加，容积效率逐渐降低，提高螺杆泵工作转速能提高螺杆泵容积效率等参数，总效率曲线随着压力增加逐渐上升，提高螺杆泵的工作转速。
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根据螺杆泵的工作机理，通过选取同种泵型的不同螺杆泵，结合前面的分析随着螺杆泵工作转速的提高，对于总效率，转速的提高，螺杆泵工作转速的提高，螺杆泵的排量与转速呈近似的线性关系，依据螺杆泵的工作原理，使螺杆泵在大压力范围下保持较高的效率，在结构参数不变的条件下，总效率提高并且在提高转速的前提下能提高螺杆泵的排量。
4 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、油量较少的井。另外，在配套工艺方面，通过我们实践中的不断优化，形成了几个关键技术：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。
建立起各个影响因素与这些数量化指标，综合考虑各个影响因素，明确了螺杆泵举升性能关系，从高效、可靠地举升油液的角度建立模糊评价模型，提出综合反映螺杆泵举升性能评价指标，改进现有的试验手段，分析螺杆泵的基本结构、工作原理、参数匹配，以大量的理论研究和试验数据为基础，进行深入的研究，探讨提高螺杆泵举升性能，借助于模糊数学的理论，还必须考虑系统的寿命和优化配套问题，完善螺杆泵举升性能的模糊评价模型，以提高螺杆泵举升性能。
参考文献:
［1］James F L．Herald W W andＲobert ES．Fourteen new systems for beam，pro-
gressing–cavity，plunger–lift pumpingand gas lift［J］．World oil，2002，223(04)．
［2］金吴健．单螺杆泵使用中的几个问题及解决方法［J］．水泵技术，2017(04)．
［3］James F L．Herald W W．AppliedTechnology Workshop–Progressing Cav-
ity Pumping Systems［J］．SPE，2002．
［4］段立燕，牟刚，鲍焕伟，陈宏．螺杆泵性能检测试验台［J］．油气田地面工程，
2014，23(01)．
［5］师国臣，陈卓如，王劲松，何燕，王国庆．螺杆泵结构参数误差对工作特性的影响［J］．石油机械，2011，29(10)．
［6］Chugh S，BakerＲ，Telesford A．Main-stream Options for Heavy Oil:PartⅠ－Cold Production［J］．The Journal of Cana-dian Petroleum Technology，2000(04)．
论文作者:郑燕 张晓东 殷涛
论文发表刊物:《科学与技术》2019年16期
论文发表时间:2020/1/15
标签：螺杆泵论文; 转速论文; 油井论文; 性能论文; 定子论文; 转子论文; 工作论文; 《科学与技术》2019年16期论文;