螺杆泵教材

一、 国内外应用现状及发展趋势,二、 螺杆泵采油系统,三、 螺杆泵地面驱动装置及调控技术,四、 螺杆泵抽油杆,五 、螺杆泵采油配套技术,六、 螺杆泵适应性分析,七、 螺杆泵井的选泵与单井设计,八、 螺杆泵井下作业及生产管理,九、 螺杆泵采油的经济对比分析,十、需进一步完善和解决的问题,目 录,螺杆泵又叫渐进容积式泵，由定子和转子组成，两者的螺旋状过盈配合形成连续密封的腔体，通过转子的旋转运动实现对介质的传输。,什么是螺杆泵？,螺杆泵采油的技术特点是什么？,一是,一次性投资少。与电动潜油泵、水力活塞泵和游梁式抽油机相比，螺杆泵的结构简单，一次性投资最低。,二是,泵效高，节能，维护费用低。由于螺杆泵工作时负载稳定，机械损失小，泵效可达90%，系统效率高。设备结构简单、体积小，维护方便。,三是,占地面积小。螺杆泵的地面装置简单，安装方便。,四是,适合稠油开采。一般说来，螺杆泵适合于粘度为8000mPa.s以下的原油开采，因此多数稠油井都可应用。,五是,适应高含砂井。理论上，螺杆泵可输送含砂量达80%的砂浆，在原油中含砂量达40%的情况下也可正常生产 。,六是,适应高含气井。螺杆泵不会发生气锁，因此较适合于油气混输，但井下泵入口的游离气会影响容积效率。,七是,适合于海上油田丛式井组和水平井。螺杆泵可下在斜直井段，而且设备占地面积小，因此适合于海上采油。,螺杆泵采油的技术特点是什么？,一、 国内外应用现状及发展趋势,本章主要讲解的内容：,(一)螺杆泵采油技术的发展历程,(二)国内外螺杆泵应用现状,(三)螺杆泵采油技术的发展趋势,20世纪30年代中期法国的moineau 发明了单螺杆泵水力机械原理以来，单螺杆泵在石油工业领域得到了广泛的应用。20世纪60年代末前苏联开发应用了潜油电泵采油系统用于井下原油的举升，并形成了排量为10-200m3/d、扬程为600-1200m的系列产品。,潜油螺杆泵 采油系统 Sketch of ESPCP oil production system,(一)螺杆泵采油技术的发展历程,地面驱动螺杆泵采油起源于20世纪80年代初期，法国、加拿大、美国和德国等相继开发并形成了排量为2-300m3/d，扬程为500-2000m的系列产品，并得到广泛应用。我国自20世纪80年代中后期开始研发地面驱动螺杆泵采油系统以来，已形成排量为2-240m3/d、扬程为500-1800m的系列产品，并已在国内各大油田逐步推广应用。,地面驱动螺杆泵 采油系统 Sketch of surface driving PCP oil production system,大庆油田自1986年到1992年开展GLB120-27型螺杆泵的研制，初期由于螺杆泵定子质量不过关及其配套工艺技术不完善，导致现场试验井抽油杆断脱、油管脱落及泵定子脱胶现象时有发生，螺杆泵使用寿命较短。1993年至1998年针对大庆油田三次加密井采油和排液的需要，先后完成了GLB40-42和GLB75-40型螺杆泵机组的研制；针对聚合物驱油田举升的需要完成了GLB500-14和GLB800-14 型螺杆泵机组的研制。,2000年至2002年针对高产液井举升和电泵井转型的需求完成了GLB1200-14型螺杆泵机组的研制；针对长期困扰螺杆泵采油技术推广应用的清防蜡和测压问题，完成了KGLB120-27和KGLB500-14型空心转子螺杆泵机组的研制，目前空心转子已形成系列化，排量、扬程和使用寿命均达到了同型号常规螺杆泵的应用水平，已成为常规螺杆泵的替代产品。,稠油井应用,加拿大约40%的重油井使用螺杆泵采油，其中一石油公司采用PCM/IFP联合公司生产的Rodemip地面驱动螺杆泵采油系统，井下部分连续运转了两年，地面部分5年。扬程2000m，排量240m3/d，驱动功率小，节约电耗60-75%，投资与维护保养费用均较低。 俄罗斯的螺杆泵主要应用在巴什基里亚、古比雪夫和西西伯利亚等油矿，油井最长的检泵周期为二年九个月。在姆哈诺夫斯克油田，气油比高达400m3/m3，油井最长的检泵周期为477天；在粘度为1400mPa.s的油井条件下，油井最长的检泵周期达340天，中、小排量螺杆泵的泵效达到70%。,(二)、国内外螺杆泵应用现状,1、国外应用现状,稀油井应用,在稀油井中应用螺杆泵同样有降低电力损耗、减少维护费的作用。 如印尼的Melibur油田（原油粘度8.3mPa.s），从1990年开始用螺杆泵代替电潜泵采油35口，泵挂深度4000ft（1220m），最大排量2000bpd（318m3/d）。结果表明，在满足产量不变的情况下，使用螺杆泵与电潜泵相比电费减少了70%，维护费减少了35%，缓解了油田电力供应紧张的矛盾。 苏丹大尼罗公司在稀油井中，应用大排量螺杆泵80 口井，日产量160000桶（25600 m3/d），该油田原油为35°API，泵挂深度1200m。,印尼的Melibur油田（原油粘度8.3mPa.s），从1990年开始用螺杆泵代替电潜泵采油35口，泵挂深度4000ft（1220m），最大排量2000bpd（318m3/d）。结果表明，在满足产量不变的情况下，使用螺杆泵与电潜泵相比电费减少了70%，维护费减少了35%，缓解了油田电力供应紧张的矛盾。 苏丹大尼罗公司在稀油井中，应用大排量螺杆泵80 口井，日产量160000桶（25600 m3/d），泵挂深度1200m。,如,稀油井中应用螺杆泵同样有降低电力损耗、减少维护费的作用。,复杂工况井应用,加拿大：井下螺杆泵被应用于含水90%，水中含盐180000mg/l、含CO2 12%和含硫7%的油井中。 螺杆泵还用于水平井排砂，该油田位于Alberta东北方向，油井完井深度450750m。用盘管注入，螺杆泵采出的方法成功地清除了水平井段的砂堵。 螺杆泵应用于含砂高达20%（体积比）的油井，使用寿命达到6个月。 美国：西德克萨斯洲在42°API的油井中成功应用螺杆泵举升。 阿根廷：使用螺杆泵的最高井温达到127。 利比亚：螺杆泵在芳烃含量11%（65）的油井得到成功应用。 应用表明：螺杆泵有着广泛的应用前景,2、国内应用现状,螺杆泵作为一种机械采油设备，它具有其它抽油设备所不能替代的优越性，国内在制造、应用等方面都取得了长足的进步，井下泵已基本形成系列化。但是，与国外石油公司相比，我国在螺杆泵的整体技术发展和应用等方面还存在着一定差距。,应用 范围,扬程可达到1800m,排量可达到240m3/d (800m),油品性质：（稠油、含砂、高含水、聚驱采油井等）,井温可达到120,直井,斜度不大于30度的斜井,(二)、国内外螺杆泵应用现状,水驱采油井应用,目前，大庆油田、华北二连油田和大港油田在水驱常规井上采用螺杆泵采油已达到一定规模。,其中： 大庆油田:在用水驱螺杆泵采油井1031口。 华北二连油田:螺杆泵主要集中在蒙古林油田、宝力格油田和大阿北油田，在用井86口。,60.1%,83.4%,904.9m,950.4m,461d,1099d,平均,泵 效,泵 挂,检泵周期,两油田均在低产井上使用了变频调速技术，管柱锚定均采用支撑卡瓦。二连油田将生产参数远程无线监控系统应用于螺杆泵井的日常管理，在井口安装温度、压力和电流传感器，利用RPC单井配电柜远程无线传输给中控室，进行连续监控，并可以遥控启停、自动录取数据和量油。通过变频配电柜连续录取电流，能够及时发现单井的电流波动，也可以推断出扭矩的波动，及时对单井进行事故处理。,大港油田在中北部高含水出砂开发区推广应用53口井，其中替代小泵生产11口井；替代大直径管式泵生产32口井；替代电泵生产7口井；长停井恢复3口井，取得了增产增效、提高生产时率、减少投资、节能降耗的效果。,目前，大庆油田在聚合物驱采油井上采用螺杆泵采油已达到一定规模，在用聚驱螺杆泵采油井513口。 平均泵效 62.6 平均泵挂 929.3米 平均检泵周期 441天,聚合物驱采油井应用,目前，吉林油田、辽河油田、冀东油田和华北油田均在重油井上采用螺杆泵冷采，经过几年的矿场实践都取得了较好的效果，使螺杆泵成为重油井开采的主要举升手段。 吉林套保油田在用91口井主要采用进口螺杆泵（加拿大）冷采，平均泵挂350米，平均泵效31，进口螺杆泵平均使用天数为298天，国产泵使用寿命为97天，进口螺杆泵最长使用时间93 0天（仍在使用）。,稠油井应用,经 验,一是,二是,三是,井下泵采用小过盈多级数：设计扬程为1200米的井下泵要求举升压头400-600米时，泵效65-70% 。,采用低速：平均转速为50转/分。,合理改变井下泵的结构：把普通的定位销改成侧开口定位销，再把下部铣扁的转子下放到开口定位销内部，螺杆泵工作时，转动的转子一直对定位销里的含砂液体产生扰动，减少了砂子沉积。,四是,采用泵挂深度置于射孔段下方，保证定子散热良好，避免烧泵。,稠油井应用,经 验,四是,采用泵挂深度置于射孔段下方，保证定子散热良好，避免烧泵 。,螺杆泵稠油冷采井下管柱示意图,稠油井应用,121212,辽河油田通过多年的应用研究和实践，在螺杆泵稠油开采方面取得了丰富的经验。以海外河油田为例，2000年以来通过螺杆泵应用优化设计，确定合理的工作参数；间歇式棘爪防反转装置的研制与应用，有效地防止了螺杆泵停机后的抽油杆高速反转及杆柱断脱现象的发生；变频器在螺杆泵井上的应用，实现了螺杆泵的软启动和软停机控制和油井产液量的合理调整等技术配套措施，使螺杆泵在稠油开采方面取得了良好的应用效果，投入产出比达到1:11.2。海外河油田应用螺杆泵冷采26口井，平均检泵周期达1年。,稠油井应用,冀东油田,华北油田,重油井应用,2002年以来主要是在稠油出砂区块应用螺杆泵提液，不仅解决了高104-5区块油稠，同时也解决了油井出砂影响生产的问题，提高了油田的经济效益，总体效果显著。高104-5区块共应用37口井，平均检泵周期达1年。,泽70断块共应用35口井，平均下泵深度1423m，最大下泵深度1900m，在螺杆泵开采重油井中，采用了井口加装载荷传感器的过载保护装置实现过载保护，井下加化学降粘剂降低螺杆泵载荷等八项配套工艺技术，提高了螺杆泵的开采效果，平均泵效达到80%，平均检泵周期594天，长寿井已达1592天。,大庆油田螺杆泵应用,大庆油田自1986年引进螺杆泵以来，经历了引进、消化吸收、自主开发三个阶段，“九五”期间，主要攻克了螺杆泵定转子抱死和定子橡胶脱胶等技术难题，“十五”以来，主要攻克了螺杆泵热洗清蜡、驱动装置漏油、杆柱断脱和测试诊断等技术难题。到目前为止，地面驱动杆式螺杆泵采油技术已基本成熟配套，成为继游梁式抽油机和潜油离心泵之后的主力人工举升方式，而且在聚合物驱、三元复合驱和稠油油井上表现出良好的适应性。与其它人工举升方式相比，螺杆泵低投资、低能耗、对介质适应性强等优势在油田高含水期挖潜增效的作用日益凸显。,螺杆泵采油技术日渐成熟配套,应用规模逐步扩大,1283口,165口,373口,截止到2004年底螺杆泵井达到1627口井。,螺杆泵系列逐步完善，形成了从GLB40-42到GLB1200-14的大中小系列螺杆泵，排量范围2240m3/d，扬程5001800m。螺杆泵井检泵周期得到了有效延长，,297天,335天,376天,778口,1627口,464天,(三)、螺杆泵采油技术的发展趋势,1,电动潜油螺杆泵,2,主要包括以下几种泵：金属定子螺杆泵、等壁厚定子螺杆泵、合成材料螺杆泵、插入式螺杆泵和多吸入口螺杆泵。,为满足稠油井、斜井及水平井举升的需要，应开发应用电动潜油螺杆泵。辽河油田研制成功了井下电潜螺杆泵，其系统与美国BAKER-HUGHES公司的基本相似，由地面控制系统、井下电缆、螺杆泵、保护器