地面驅(qū)動(dòng)大排量螺桿泵及其配套工藝推廣應(yīng)用試驗(yàn)

地面驅(qū)動(dòng)大排量螺桿泵及其配套工藝推廣應(yīng)用試驗(yàn)

隨著聚合物驅(qū)油技術(shù)的發(fā)展，隨著螺桿泵油擠出工藝的日益完善，對(duì)油擠出泵的葉片偏差和電井在觀測(cè)階段的供排水關(guān)系變化很大，因此螺桿泵的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大。利用水生植物統(tǒng)的dap800-14大排量的螺桿泵，能夠滿足240ml的贊升產(chǎn)量。但對(duì)于產(chǎn)液量大于240m3/d以上的油井,目前還沒(méi)有排量適合的螺桿泵來(lái)滿足聚合物驅(qū)舉升工藝的需要。例如:大慶油田第六采油廠約有18口產(chǎn)液量大于240m3/d的抽油機(jī)井。在見(jiàn)聚中后期因桿管偏磨等問(wèn)題檢泵周期不足200d。另外,有32口產(chǎn)液量大于240m3/d的聚合物驅(qū)電潛泵井因排量效率低而不能及時(shí)滿足供采要求。因此,從2002年起,喇嘛甸油田開(kāi)始研制GLB1400—11D型螺桿泵,并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),試驗(yàn)效果良好,滿足了油田注聚開(kāi)發(fā)的需要。系統(tǒng)組成及設(shè)計(jì)思路研制的大排量螺桿泵采油系統(tǒng)的組成與目前地面驅(qū)動(dòng)的螺桿泵采油系統(tǒng)基本一樣,主要區(qū)別在于泵結(jié)構(gòu)和專用桿的設(shè)計(jì)與中小排量螺桿泵不同,以滿足大排量舉升工藝的需要。其主要設(shè)計(jì)思路包括以下3個(gè)方面:(1)研制滿足舉升液量大于240m3/d的螺桿泵,拓寬螺桿泵的排量范圍;(2)大排量螺桿泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)采用多頭設(shè)計(jì)方式,有效降低系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩;(3)進(jìn)一步完善大排量螺桿泵配套工藝技術(shù),重點(diǎn)是專用抽油桿的改進(jìn),以滿足大排量螺桿泵的舉升需要。1.結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)螺桿泵水力特性的影響研制開(kāi)發(fā)的GLB1400—11D型螺桿泵能夠滿足排量240~300m3/d的舉升需要,還考慮了結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)螺桿泵水力特性和使用壽命的影響程度。(1)理論消耗量:q當(dāng)泵轉(zhuǎn)速n設(shè)計(jì)為150~200r/min、泵容積效率η≥80%的條件下時(shí),要滿足實(shí)際排量在240~300m3/d之間,其理論排量:Q理=(240～300)/0.8=300～375m3/dQ理=(240～300)/0.8=300～375m3/d則每轉(zhuǎn)理論排量:q=1302~1389ml/r。GLB1400—11D型螺桿泵排量見(jiàn)表1。(2)螺桿泵結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定要在?140mm的套管內(nèi)設(shè)計(jì)適應(yīng)240m3/d的產(chǎn)量,采用單頭螺桿泵,一般情況下偏心距可達(dá)到10mm,轉(zhuǎn)子截圓直徑為50mm,設(shè)計(jì)的螺桿泵結(jié)構(gòu)參數(shù)明顯不合理。GLB800—14型螺桿泵偏心距為8.5mm,也偏大。因此,確定該泵結(jié)構(gòu)為2∶3的雙頭螺桿泵,即轉(zhuǎn)子頭數(shù)Z=2?？紤]到螺桿泵加工技術(shù)條件的限制,根據(jù)泵優(yōu)化設(shè)計(jì),泵偏心距為8mm,轉(zhuǎn)子大徑為64mm,定子大徑80mm,則可計(jì)算出定轉(zhuǎn)子空腔截面積A=15cm2,定子導(dǎo)程Tr=474mm,轉(zhuǎn)子導(dǎo)程Td=2Tr/3=316mm,定子級(jí)數(shù)k=11級(jí)。(3)泵的進(jìn)口壓差計(jì)算泵的進(jìn)出口壓差是根據(jù)螺桿泵定子橡膠的性質(zhì)、定轉(zhuǎn)子過(guò)盈量大小、泵的轉(zhuǎn)速等因素決定的,一般單級(jí)壓差為0.5~0.8MPa,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),取螺桿泵的單級(jí)壓差0.7MPa進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此,泵的進(jìn)出口壓差:Δp=0.7×k=7.97MPa≈8MPa。按井液為100%水計(jì)算,揚(yáng)程H≈800m。2.—防脫專用螺桿泵空心抽油桿設(shè)計(jì)通過(guò)計(jì)算,要舉升240m3/d的采出液,現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的螺桿泵專用?38mm×6mm空心插接抽油桿與GLB1400—11D型螺桿泵匹配,經(jīng)計(jì)算,系統(tǒng)安全系數(shù)達(dá)不到2.5。因此,設(shè)計(jì)了?42mm×6mm防脫專用螺桿泵空心抽油桿。通過(guò)計(jì)算,該防脫專用螺桿泵空心抽油桿能承受60kN的軸向力,抗扭達(dá)到2.5kN·m,應(yīng)用于GLB1400—11D型螺桿泵,在下泵深度為800m時(shí),安全系數(shù)達(dá)到2.5以上,螺桿泵系統(tǒng)是可靠的。3.glb1400—GLB1400—11D型螺桿泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)GLB1400—11D型螺桿泵與GLB800—14螺桿泵相比(見(jiàn)表2),具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)適應(yīng)的產(chǎn)液量增大,能夠滿足240m3/d的采出液要求;(2)采用2∶3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),與同排量的1∶2結(jié)構(gòu)螺桿泵相比,運(yùn)轉(zhuǎn)扭矩降低10%左右;(3)減小了偏心距,使整個(gè)螺桿泵系統(tǒng)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中更加穩(wěn)定;(4)推廣應(yīng)用了?42mm防脫專用抽油桿,進(jìn)一步完善了螺桿泵采油系統(tǒng)的配套技術(shù)。GLB1400—11D型螺桿泵還需要克服以下2點(diǎn)不足:(1)該泵定子級(jí)數(shù)為11級(jí),設(shè)計(jì)揚(yáng)程為800m,適應(yīng)的泵掛深度有限;(2)?42mm防脫專用抽油桿的可靠性還需進(jìn)一步驗(yàn)證。試驗(yàn)效果及效益評(píng)價(jià)2003年,GLB1400—11D型螺桿泵在大慶油田第六采油廠試驗(yàn)了9口井,最高產(chǎn)液量達(dá)287t/d,平均產(chǎn)液256t/d,產(chǎn)油9.1t/d,含水87.7%,液面542.4m,轉(zhuǎn)速132.8r/min。其中,最長(zhǎng)運(yùn)行周期381d。由GLB1400—11D型螺桿泵井綜合測(cè)試結(jié)果看,設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好,節(jié)能效率明顯,與轉(zhuǎn)螺前的電潛泵井相比,綜合節(jié)電率達(dá)到20%以上,與200m3/d電潛泵井相比,日耗電節(jié)能達(dá)600kW·h(見(jiàn)表3)。結(jié)論及認(rèn)識(shí)(1)研制的GLB1400—11D型大排量螺桿泵,拓寬了螺桿泵采油系統(tǒng)的應(yīng)