螺杆泵偏心井口的设计缺陷及改进建议

1、螺杆泵偏心井口的设计缺陷及改进建议 摘要：伴随着螺杆泵举升方式应用规模的扩大，监测井能否应用螺杆泵随之被提上了管理日程。为了满足监测井的需要，研发了能够实现偏心测试功能的“螺杆泵偏心井口”，但是由于设计参考的标准有误，导致该“螺杆泵偏心井口”存在“偏心距不合理”等设计缺陷，结合油田实际从技术角度阐述了其设计上的不足，并提出了具体的改进办法，为完善“螺杆泵偏心井口”的设计提供了有力的技术支持。 关键词：螺杆泵；偏心井口；偏心距 中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号： 机械举升是目前高含水油田强采的主要手段之一，为了降低开发成本，螺杆泵这种举升方式的应用规模随之增大。为了满足监测井的需要

2、，人们研发了能够实现偏心测试功能的“螺杆泵偏心井口”，但是在使用中我们发现“螺杆泵偏心井口”在设计上存在“偏心距不合理、出油孔过流面积小和悬挂油管螺纹强度偏低”的设计缺陷，该缺陷的存在给螺杆泵检测井的正常生产带来了隐患。结合油田实际，从技术角度阐述了其设计上的不足，并对偏心油管挂实施了优化设计，为完善“螺杆泵偏心井口”的设计提供了有力的技术支持。 一、螺杆泵偏心井口 为了实现螺杆泵井的井温、静（流）压、产液剖面、找水等参数的环空测试。 1.1偏心测试工作原理 偏心油管挂上设计有测试通道，在测试通道上部连接组合式密封测试阀。当螺杆泵井实施环空测试时，仅需将测试仪器通过组合式密封测试阀下入油套环空

3、中，到达目的层后实现测试。在偏心油管挂与旋转油管挂体之间置有推力球轴承，偏心油管挂既承担着管柱及液柱的轴向载荷又可以使其绕着旋转油管挂体的轴线旋转。在对油井进行测试时，若测试仪器不能顺利进入通道或测试仪器牵引电缆缠绕油管，可通过旋转偏心油管挂，配合井下油管旋转器，就可以解除测试电缆的缠绕问题，从而保证环空测试顺利进行。 1.2主要技术参数 （1）工作压力：14.0mpa （2）液压密封试验压力：14.0mpa （3）液压强度试验压力：28.0mpa （4）油管头测试孔公称通径：60mm （5）轴承能承受额定负荷64000kg，额定动负荷20150kg。 1.1适用条件 螺杆泵偏心井口仅适用于悬

4、挂2 7/8油管（外径73mm）。 适用套管规范为5 1/2（外径140mm）。 环空下井仪器直径28mm，单节刚性长度510mm。 二、螺杆泵偏心井口的设计缺陷 2.1螺杆泵偏心井口的设计特点 我们应用长1.0m直径为30mm的探棒来初步检测允许刚性仪器下入的最大长度。 图1螺杆泵偏心井口探测过程图 探测过程见图1所示，通过探测我们发现螺杆泵偏心井口的设计有如下几个显著的特点： （1）偏心油管挂与加高支架直连，实现了油管挂体积的最大化。 （2）主支架采用偏心与加高的做法为测试仪器让出了工作空间（加高从380增加到660。 （3）采用倾斜大直径的特种组合式密封测试阀将测试仪器导入环空中。 （4

5、）作业施工时仅需拆除主支架和可调中心立管。 2.2螺杆泵偏心井口的设计缺陷 为进一步了解螺杆泵偏心井口的设计特点，我们有意对螺杆泵的主要尺寸基本相同，出现了有三点不该出现的特性： （1）油管偏心距为18mm（偏心距小）。 （2）偏心油管挂的出油孔均小于45mm。 （3）油管挂主通道上、下的油管螺纹相同，均为2 7/8tbg扣。 显然，上述三个特性为明显的产品缺陷。由此可见，油田目前在用的螺杆泵偏心井口确实存在着设计缺陷，并由此将会出现如下弊端：油管偏心距均为18mm将导致油管节箍与套管内壁发生干涉，见表1。偏心油管挂的出油孔小于45mm，存在阻流（对高产井）现象。悬挂油管采用2 7/8tbg扣

6、，其抗拉强度偏低。 三、螺杆泵偏心井口设计的完善建议 针对上述缺陷，我们结合油田实际对目前在用螺杆泵偏心井口提出优化设计建议如下： 1.1优化设计原则 （1）使测试用单节刚性仪器下入的最大长度提高到600mm。 （2）消除干涉与阻流现象。 （3）悬挂油管采用2 7/8uptbg扣，提高其抗拉强度。 1.2实现方法 （1）将组合式密封测试阀主轴线与水平面间的夹角设计为10。 （2）对旋转偏心油管挂实施优化设计。 1.3优化内容及对比情况： （1）油管偏心距由18mm改为17mm，消除了油管节箍与套管内壁的干涉。 （2）油管挂的出油孔增加为50+225，从45对应的1590.431mm2，增加到2

7、945.243 mm2，超过了60对应的2827.433mm2，消除了阻流（对高产井）现象。 （3）将测试通道直径优化为60mm，将其偏心距增加至62mm。 （4）悬挂油管采用2 7/8uptbg扣，增加其抗拉强度。 （5）将组合式密封测试阀主轴线与水平面间的夹角设计为10。 利用上述优化设计结果的三维模拟结果显示：测试用单节刚性仪器下入的最大长度从560mm提高到634mm。消除了干涉与阻流现象。悬挂油管采用2 7/8uptbg扣，提高了抗拉强度。 四、结束语 从技术角度指出了其设计上的不足，并给出了具体的改进办法，为完善“螺杆泵偏心井口”的设计提供了有力的技术支持，该设计结果可直接应用到产品的生产中。 参考文献： 1采油（气）井口装置.中华人民共和国石油天然气行业标准，sy/t 5156-93. 2姜繁.公英制连接螺纹标准手册m.中国标准出版社，1992. 3套管和油管