水平井壓后螺桿泵排液試采技術.doc

水平井壓后螺桿泵排液試采技術 孫繼東 （大慶油田有限責任公司試油試采分公司工程技術大隊黑龍江大慶163412） 摘要：螺桿泵作為井下排液的一種手段，因系統(tǒng)設備尺寸小、維護和管理方便等優(yōu)點，在油田上逐步得到推廣和使用。本文簡要介紹了螺桿泵結(jié)構特點、工作原理以及主要工具配件等，并提出改進措施和建議。 關鍵詞：螺桿泵；排液；試采 作為井下排液的一種手段，螺桿泵首先被應用在采油系統(tǒng)。因為其系統(tǒng)設備尺寸小、維護和管理方便、系統(tǒng)效率高等優(yōu)點，日益受到了人們的關注，在油田上應用越來越廣泛。 隨著大慶油田地區(qū)勘探開發(fā)力度不斷加大，螺桿泵越來越多地應用在水平井壓后排液試采過程中。隨著螺桿泵應用范圍的擴大，需要加強螺桿泵井施工中的技術指導以及日常生產(chǎn)中的管理，以保證螺桿泵排液試采質(zhì)量。 1螺桿泵結(jié)構及原理 1.1螺桿泵結(jié)構 目前國內(nèi)各油田現(xiàn)用的螺桿泵采油系統(tǒng)，一般都選用地面驅(qū)動方式（圖1）。 地面驅(qū)動螺桿泵系統(tǒng)主要由地面驅(qū)動、螺桿泵和抽油桿3部分組成。其中，地面驅(qū)動部分由電動機、減速箱和光桿密封器等組成；井下螺桿泵由轉(zhuǎn)子和定子組成，轉(zhuǎn)子是由高強度鋼材料制成的單頭螺旋線體，有堅硬耐磨、光滑的鍍鉻表面，定子則是一個在鋼管內(nèi)硫化成型的雙頭螺旋線體，其內(nèi)橡膠定子具有柔軟的彈性。 1.2螺桿泵工作原理 螺桿泵動力由井口電動機輸出，動力通過抽油桿傳遞給井下螺桿泵轉(zhuǎn)子，驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。在螺桿泵轉(zhuǎn)子與定子之間形成一個個密閉的空腔，當轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)轉(zhuǎn)動時，封閉腔就沿軸向由吸入端向排出端運移，封閉腔在排出端消失、吸入端形成新的封閉腔，腔內(nèi)所盛滿的液體也就隨著它的運移由吸入端推擠到排出端。封閉腔的不斷形成、運移、消失，起到了泵送液體的作用，最終將井內(nèi)液體舉升到地面。 2水平井壓后螺桿泵排液試采管柱結(jié)構 水平井壓后螺桿泵排液試采管柱結(jié)構通常有捆綁式和常規(guī)式兩種（圖2）。 捆綁式管柱結(jié)構的特點是：信號電纜與直讀電子壓力計連接，直讀電子壓力計安裝在特制的壓力計托筒內(nèi)，下井時將托筒連接在泵限位短接與旋轉(zhuǎn)油管錨之間，壓力計信號電纜捆綁在螺桿泵定子以上管柱的外側(cè)，測量井下壓力并通過信號電纜傳遞到地面的接口箱上。但如果油管錨定裝置失靈，定子以上管柱將發(fā)生旋轉(zhuǎn)掉井事故，捆綁在管柱外面的信號電纜就會纏繞在管柱的外側(cè)、擠在掉井管柱與套管內(nèi)壁之間，故障難以處理。所以，在水平井壓后排液試采中應盡量避免使用捆綁式管柱，而選用常規(guī)式管柱結(jié)構。由于常規(guī)式管柱結(jié)構用長時間存儲壓力計代替了直讀壓力計，不使用信號電纜，因此可消除事故隱患。 2.1壓力計托筒 壓力計托筒可保護長時間存儲壓力計，壓力計與托筒間采用懸掛和扣連接兩種方式固定，起到減震、防磕碰的作用。下井前，要設定好壓力計采樣時間間隔，確定長時間存儲壓力計已正常啟動后，將其正確連接在壓力計托筒內(nèi)。 2.2盲接頭 盲接頭主要有兩個作用：一是上部沉砂；二是防止油管內(nèi)落物掉入井下。 2.3打壓球座 打壓球座與液壓油管錨定支撐裝置配套使用，裝置內(nèi)有一3個銷釘限位的密封球閥，當油管內(nèi)正向加液壓1721MPa時，打壓球座的3個限位銷釘剪斷，外徑為58mm密封球閥被打落，通過篩管掉落到沉砂尾管下面的盲接頭上。 連接打壓球座前，首先要檢查3個銷釘是否安裝全、有無變形，然后方可連接下井。 2.4旋轉(zhuǎn)油管錨 螺桿泵正常運轉(zhuǎn)時，其轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)做正向旋轉(zhuǎn)運動。為防止定子及與之連接的油管柱發(fā)生旋轉(zhuǎn)，螺桿泵必須與油管錨定裝置配套使用。油管錨定裝置同時還有扶正、固定管柱的作用。旋轉(zhuǎn)油管錨是油管錨定裝置的一種，主要與螺桿泵配套使用，當井下螺桿泵運轉(zhuǎn)（正旋）時，旋轉(zhuǎn)油管錨的3個刀型牙塊會立即張開，鑲嵌到套管內(nèi)壁上，將螺桿泵管柱錨定牢固，保證井下螺桿泵正常運轉(zhuǎn)。 旋轉(zhuǎn)油管錨入井10m左右，可在井口正旋管柱，如果管柱轉(zhuǎn)不動則說明旋轉(zhuǎn)油管錨完好。將其起出井口，將3個刀型牙塊復位后，可進行下螺桿泵管柱作業(yè)；如果管柱能轉(zhuǎn)動，則說明旋轉(zhuǎn)油管錨有問題，要及時將其起出、檢查或更換。 2.5液壓油管錨定支撐裝置 螺桿泵啟動后，如若始終保持連續(xù)運轉(zhuǎn)狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)油管錨就會對整個螺桿泵管柱會起到很好的錨定作用。一旦停泵，旋轉(zhuǎn)油管錨就會發(fā)生反向旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)油管錨以下管柱易出現(xiàn)倒扣掉井事故。頻繁啟動螺桿泵，會使旋轉(zhuǎn)油管錨刀型牙塊磨損嚴重、鑲嵌不到套管內(nèi)壁中，從而導致旋轉(zhuǎn)油管錨定失靈、錨定裝置以上管柱倒扣掉井事故。為了消除上述事故隱患，可將液壓油管錨定支撐裝置與旋轉(zhuǎn)油管錨配合使用，前者產(chǎn)生的縱向錨定作用與后者的橫向錨定作用相互配合，在排液試采期間起到很好的錨定作用。 液壓油管錨定支撐裝置與打壓球座配套使用，當螺桿泵定子下到井內(nèi)設計深度后，油管內(nèi)正向加液壓，液壓加至8121517MPa時，液壓油管錨定支撐裝置座封完畢，繼續(xù)加壓1721MPa后，打壓球座中的密封球閥被打落，整個打壓座封過程結(jié)束。 2.6限位短接 限位短接連接在螺桿泵定子底部，長約30cm左右，形狀和擋球短接相似。限位短接內(nèi)裝有一個有一定厚度、鉆有若干孔眼的擋板，用于限制轉(zhuǎn)子的下深并保證液體流通通道。 2.7泵上延長管 泵上延長管為2m左右的102mm油管短接，其外徑與螺桿泵外徑相當。螺桿泵轉(zhuǎn)子完全入泵后，需上提約1m的防沖距。螺桿泵運轉(zhuǎn)時，外露的轉(zhuǎn)子擺動幅度較大，對管柱內(nèi)壁磨損嚴重，所以螺桿泵定子上部不宜馬上變徑，上部約2m處需有一個相對較大的空間，以減緩轉(zhuǎn)子上部對管柱內(nèi)壁的磨損。另外，泵上延長管內(nèi)徑為89mm，內(nèi)部空間較大，也可減緩轉(zhuǎn)子對管柱內(nèi)壁的磨損。 2.8油管（泵）扶正短接 油管扶正短接長85cm，外徑89mm，在其外體兩個油管接箍之間套裝了一個外徑120mm的塑質(zhì)扶正套，可在扶正短接的兩個接箍間自由滑動。油管（泵）扶正短接主要起扶正定子及整個管柱的作用，防止螺桿泵運轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子產(chǎn)生偏磨。 2.9光桿 光桿兩端無抬肩（變徑），易穿過盤根盒（光桿密封裝置），其表面光滑，便于密封。下螺桿泵作業(yè)前，要備好抽油桿短接，防沖距調(diào)好后要保證光桿上面的接箍正好坐在井口動力系統(tǒng)的方卡上，避免方卡子滑動光桿下落的掉井事故。 3應用建議 隨著螺桿泵井配套技術、工藝的日益成熟，螺桿泵的應用越來越廣。但在現(xiàn)場應用中，螺桿泵也暴露出了一些瓶頸技術，如：螺桿泵井必須具有一定的供液能力和100m以上沉沒度，否則易發(fā)生燒泵現(xiàn)象；用回聲儀探測環(huán)空液面控制泵沉沒度的測量頻率高和液面降至1000m以后