機(jī)械采油新寵——螺桿泵舉升系統(tǒng)
時(shí)間:2023-12-14 10:11
來(lái)源:
作者:宮柯

20世紀(jì)30年代發(fā)明的螺桿泵,以設(shè)計(jì)奇妙、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)、排量均勻穩(wěn)定的特點(diǎn)風(fēng)靡世界,成為輸送粘稠流體的一種利器。近些年,在落實(shí)節(jié)能降耗、低碳減排、加強(qiáng)環(huán)保政策的促進(jìn)下,單螺桿泵采油成為全國(guó)各油田加速推廣應(yīng)用的新工藝新技術(shù),每年以數(shù)千口井的遞增量,在采油機(jī)械的家族中嶄露頭角,備受推崇。
螺桿泵采油,為何能在抽油機(jī)加深井泵傳統(tǒng)采油工藝占主導(dǎo)地位的油田上爭(zhēng)得一席之地?原因就在于極為簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大幅度降低了故障率,獨(dú)特的抽吸方式導(dǎo)致根本就不會(huì)發(fā)生柱塞式泵常見(jiàn)的“氣鎖”和離心泵忌諱的“氣蝕”現(xiàn)象,在沉沒(méi)度穩(wěn)定的情況下,不僅排量恒定并且不受液體中含砂、含蠟的影響,是一種特別適合開采原油粘度高、微量出砂、泵掛深度在2000米之內(nèi)的油田使用。
螺桿式深井泵,從原理上講也是一種漸進(jìn)式容積泵。由剛性的轉(zhuǎn)子和柔性的定子兩部分組成連續(xù)密封的一組組腔體,通過(guò)地面電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)常規(guī)抽油桿傳遞的扭矩,使轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生抽吸的負(fù)壓,從而使被輸送的介質(zhì)從低端進(jìn)入高端排出,每經(jīng)過(guò)一級(jí)空腔增加一次壓力,從而形成穩(wěn)定的排量和揚(yáng)程。也就是說(shuō),螺桿泵的每一級(jí)螺旋相當(dāng)于一節(jié)節(jié)串聯(lián)在一起的容積泵,依靠剛性轉(zhuǎn)子和柔性定子的過(guò)盈配合產(chǎn)生無(wú)脈動(dòng)的舉升力,把地層中滲流出的油氣水混合介質(zhì)輸送到地面上來(lái)。因此, 螺桿泵采油具有高效、節(jié)能、環(huán)保等多方面的突出優(yōu)點(diǎn):
首先是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,無(wú)需在地面安裝復(fù)雜龐大的驅(qū)動(dòng)裝置,一口井的鋼材消耗量?jī)H是常規(guī)抽油機(jī)井的六分之一。其二耗能少,螺桿泵只需提供保障轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)所需的扭矩,耗電量與電動(dòng)潛油泵和常規(guī)抽油機(jī)采油相比大幅度降低,同等排量電機(jī)瓦數(shù)減小了三分之一。其三占地面積小,由于不需要在地面安裝大型驅(qū)動(dòng)裝置,特別適合用于井場(chǎng)空間狹小、安全環(huán)保要求高的場(chǎng)所,并且運(yùn)行安靜沒(méi)有噪音。其四免檢周期長(zhǎng),平均使用壽命不亞于其它采油機(jī)械,根據(jù)大慶油田的使用情況統(tǒng)計(jì),螺桿泵采油井的無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間平均超過(guò)700天,平均免檢周期高達(dá)兩年以上。其五適應(yīng)性廣泛,不僅對(duì)開采高含蠟、微出砂、油偏稠的中等深度油田適用,并且還是油田開發(fā)后期,實(shí)施注聚合物三次采油之后,產(chǎn)出液變得粘稠時(shí)的首選采油設(shè)備。
這些獨(dú)具特色的技術(shù)優(yōu)勢(shì),使深井螺桿泵成為采油機(jī)械當(dāng)中的后起之秀。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的飛速進(jìn)步,深井螺桿泵的制造水平快速提升,從20世紀(jì)80 年代的引進(jìn)仿制到目前的自主研發(fā),推陳出新,實(shí)現(xiàn)了從跟跑到領(lǐng)跑的跨越式趕超,國(guó)產(chǎn)深井螺桿泵制造已經(jīng)形成了從幾立方米到300多立方米的排量系列。泵掛深度逐年增加,突破了2000米大關(guān)。地面裝置大幅度簡(jiǎn)化,取消了易發(fā)生事故的皮帶輪減速驅(qū)動(dòng),改為更安全的電動(dòng)機(jī)直驅(qū)。近期又攻克了螺桿泵定子等壁厚難關(guān),大大延長(zhǎng)了使用壽命。中國(guó)的深井螺桿泵制造水平,無(wú)論質(zhì)量還是數(shù)量都走在了世界同類產(chǎn)品的前列,部分產(chǎn)品已經(jīng)走出國(guó)門,在“一帶一路”沿線國(guó)家的油田廣受歡迎。
2023年9月14日,《大慶油田報(bào)》公布了一則好消息,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(IS0)通過(guò)投票立項(xiàng),首次決定由中國(guó)主導(dǎo)螺桿泵國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)修訂。這一殊榮,標(biāo)志著中國(guó)的螺桿泵制造水平取得了國(guó)際公認(rèn)的領(lǐng)先地位,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)彰顯了我國(guó)的創(chuàng)新能力。研發(fā)使用螺桿泵采油工藝技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富、實(shí)力雄厚的大慶油田公司采油工程研究院,成為本次修訂螺桿泵國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行部門,近期成立了由技術(shù)專家組成的國(guó)際工作組,計(jì)劃2026年向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(IS0)秘書處提交中國(guó)方案。