地面驱动大排量螺杆泵及其配套工艺推广应用试验

地面驱动大排量螺杆泵及其配套工艺推广应用试验

随着聚合物驱油技术的发展，随着螺杆泵油挤出工艺的日益完善，对油挤出泵的叶片偏差和电井在观测阶段的供排水关系变化很大，因此螺杆泵的应用范围逐渐扩大。利用水生植物统的dap800-14大排量的螺杆泵，能够满足240ml的赞升产量。但对于产液量大于240m3/d以上的油井,目前还没有排量适合的螺杆泵来满足聚合物驱举升工艺的需要。例如:大庆油田第六采油厂约有18口产液量大于240m3/d的抽油机井。在见聚中后期因杆管偏磨等问题检泵周期不足200d。另外,有32口产液量大于240m3/d的聚合物驱电潜泵井因排量效率低而不能及时满足供采要求。因此,从2002年起,喇嘛甸油田开始研制GLB1400—11D型螺杆泵,并进行了现场试验,试验效果良好,满足了油田注聚开发的需要。系统组成及设计思路研制的大排量螺杆泵采油系统的组成与目前地面驱动的螺杆泵采油系统基本一样,主要区别在于泵结构和专用杆的设计与中小排量螺杆泵不同,以满足大排量举升工艺的需要。其主要设计思路包括以下3个方面:(1)研制满足举升液量大于240m3/d的螺杆泵,拓宽螺杆泵的排量范围;(2)大排量螺杆泵的结构参数采用多头设计方式,有效降低系统运转扭矩;(3)进一步完善大排量螺杆泵配套工艺技术,重点是专用抽油杆的改进,以满足大排量螺杆泵的举升需要。1.结构参数对螺杆泵水力特性的影响研制开发的GLB1400—11D型螺杆泵能够满足排量240~300m3/d的举升需要,还考虑了结构参数对螺杆泵水力特性和使用寿命的影响程度。(1)理论消耗量:q当泵转速n设计为150~200r/min、泵容积效率η≥80%的条件下时,要满足实际排量在240~300m3/d之间,其理论排量:Q理=(240∼300)/0.8=300∼375m3/dQ理=(240∼300)/0.8=300∼375m3/d则每转理论排量:q=1302~1389ml/r。GLB1400—11D型螺杆泵排量见表1。(2)螺杆泵结构参数的确定要在ø140mm的套管内设计适应240m3/d的产量,采用单头螺杆泵,一般情况下偏心距可达到10mm,转子截圆直径为50mm,设计的螺杆泵结构参数明显不合理。GLB800—14型螺杆泵偏心距为8.5mm,也偏大。因此,确定该泵结构为2∶3的双头螺杆泵,即转子头数Z=2。考虑到螺杆泵加工技术条件的限制,根据泵优化设计,泵偏心距为8mm,转子大径为64mm,定子大径80mm,则可计算出定转子空腔截面积A=15cm2,定子导程Tr=474mm,转子导程Td=2Tr/3=316mm,定子级数k=11级。(3)泵的进口压差计算泵的进出口压差是根据螺杆泵定子橡胶的性质、定转子过盈量大小、泵的转速等因素决定的,一般单级压差为0.5~0.8MPa,根据经验,取螺杆泵的单级压差0.7MPa进行设计。因此,泵的进出口压差:Δp=0.7×k=7.97MPa≈8MPa。按井液为100%水计算,扬程H≈800m。2.—防脱专用螺杆泵空心抽油杆设计通过计算,要举升240m3/d的采出液,现场应用的螺杆泵专用ø38mm×6mm空心插接抽油杆与GLB1400—11D型螺杆泵匹配,经计算,系统安全系数达不到2.5。因此,设计了ø42mm×6mm防脱专用螺杆泵空心抽油杆。通过计算,该防脱专用螺杆泵空心抽油杆能承受60kN的轴向力,抗扭达到2.5kN·m,应用于GLB1400—11D型螺杆泵,在下泵深度为800m时,安全系数达到2.5以上,螺杆泵系统是可靠的。3.glb1400—GLB1400—11D型螺杆泵的结构特点GLB1400—11D型螺杆泵与GLB800—14螺杆泵相比(见表2),具有以下优点:(1)适应的产液量增大,能够满足240m3/d的采出液要求;(2)采用2∶3结构设计,与同排量的1∶2结构螺杆泵相比,运转扭矩降低10%左右;(3)减小了偏心距,使整个螺杆泵系统在运转过程中更加稳定;(4)推广应用了ø42mm防脱专用抽油杆,进一步完善了螺杆泵采油系统的配套技术。GLB1400—11D型螺杆泵还需要克服以下2点不足:(1)该泵定子级数为11级,设计扬程为800m,适应的泵挂深度有限;(2)ø42mm防脱专用抽油杆的可靠性还需进一步验证。试验效果及效益评价2003年,GLB1400—11D型螺杆泵在大庆油田第六采油厂试验了9口井,最高产液量达287t/d,平均产液256t/d,产油9.1t/d,含水87.7%,液面542.4m,转速132.8r/min。其中,最长运行周期381d。由GLB1400—11D型螺杆泵井综合测试结果看,设备运转良好,节能效率明显,与转螺前的电潜泵井相比,综合节电率达到20%以上,与200m3/d电潜泵井相比,日耗电节能达600kW·h(见表3)。结论及认识(1)研制的GLB1400—11D型大排量螺杆泵,拓宽了螺杆泵采油系统的应