螺杆泵作为一种机械采油设备,具有体积小、安装方便、无污染、能耗低、维修方便等重要特征。近年来随着高粘度原油的开采和三次采油的发展,螺杆泵采油在油田上得到了较大规模的应用,尤其是 在聚合物驱油、三元复合驱油的采出井上推广、采用。据美刊《WorldOil》报道,在相同工况条件下,螺杆泵、电动潜油离心泵和抽油机有杆泵的机械效率分别为63.4%、52.4%和50.4%,其成本比其他机采设备低20%~30%。其缺点是 扬程有限,杆管磨损现象日趋严重。有效地防治磨损已经成为目前油田亟待解决的间题。
一、螺杆泵的结构及工作原理
螺杆泵按不同驱动方式可分为地面驱动和井下驱动两大类。目前,油田常用的是 地面驱动螺杆泵。地面驱动螺杆泵主要由电控部分、地面驱动部分、井下螺杆泵、配套工具等四部分组成。其中井下螺杆泵主要是 由定子和转子组成。定子就是 泵筒,是 由一种坚固、耐油、抗腐蚀的合成橡胶精磨成型,然后被粘接在钢壳 体内而成。转子是 通过精细加工、表面经过处理的高强度螺杆。
其工作原理:螺杆泵是 靠空腔排油,即转子和定子之间形成一个个互不连通的密闭腔室。当转子转动时,封闭空腔沿轴线方向由吸入端向排出端方向运移,封闭腔在排出端消失。空腔内的原油也就随之由吸入端均匀地挤向排出端,同时又在吸入端形成新的低压空腔将原油吸入。这样,封闭空腔不断地形成、运移和消失,原油不断地充满、挤压和排出,从而把井下的原油不断地吸入,通过油管举升到井口。
二、螺杆泵杆管磨损治理对策
由于螺杆泵井磨损主要以机械磨损为主,所以防治磨损应该从防治机械磨损入手,同时兼顾防治腐蚀磨损,从而达到治理杆管磨损的目的。
1、控制井斜角
在钻井中,井斜角 对抽油杆、油管偏磨影响较大。因此,在钻井过程中要尽量控制井斜角 不能过大,以防改变杆管的受力状态,增加偏磨。
2、控制坐封
需要封层的油井应使用低坐封载荷封隔器(坐封载荷为20~40KN)。同时,配套使用坐封吨位控制器,使泵上油管处于受拉状态,这样可防止泵上油管因受压而弯曲,从而减轻管杆偏磨。也可以采取一些新型锚定装置直接锚定油管,从根本上避免油管弯曲。
3、使用扶正器
使用扶正器是 解决高粘度泵偏磨的有效途径。抽抽杆柱在旋转过程中全程受拉,装置扶正器可有效减少驱动杆柱与油管内壁的磨损、振动,提高驱动杆柱的寿命。扶正器的数量应合理;位置要适当。
4、调整驱动头转速
螺杆泵井工作转速高,其抽油杆承受扭矩大,杆柱在离心力作用下产生的偏心距也大。而且转速高使得抽油杆柱振动加剧,容易使抽油杆与油管内壁发生碰撞。不但杆管发生偏磨,而且极易造成抽油杆柱出现疲劳断裂,或发生脱扣现象。确定合理的工作转速,既可以提高抽油杆的安全性能,又可以防止杆管偏磨。根据现场调研,转速在75~90r/min时可取得较好的效果。
5、使用三防油管
三防油管主要特点是 在钢制油管的内外表面各涂覆一层防护层,具有防结蜡、防结垢和防腐蚀的三防作用,成本低、节能降耗、使用寿命长,主要应用于聚区和三元复合驱的采油井中,有效地抑制了腐蚀磨损的发生。
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