王莉(油氣集輸公司）

前言

錦611塊螺桿泵自2001投產(chǎn)以來(lái)，共檢泵20口井、40井次，平均檢泵周期441天。其中因泵問(wèn)題檢泵的有14口井，18井次，平均檢泵周期530天。泵問(wèn)題檢泵井次占總檢泵井次的45%，尤其是2005年以來(lái)，泵問(wèn)題比例更是增加到50%。

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，螺桿泵泵問(wèn)題主要發(fā)生在兩個(gè)部位，一個(gè)是轉(zhuǎn)子，另一個(gè)是定子。因定子問(wèn)題檢泵的有14口井，占泵問(wèn)題檢泵井的77.8%，是造成泵問(wèn)題檢泵的主要原因。

一、對(duì)影響螺桿泵井下泵使用壽命的理論分析

1.轉(zhuǎn)速

研究表明，泵的定子橡膠磨損量與工作轉(zhuǎn)速的平方成正比。由于轉(zhuǎn)子沿襯套表面作行星運(yùn)動(dòng)，有相對(duì)滑動(dòng)，轉(zhuǎn)速越高，滑動(dòng)速度越大，定子橡膠所受的循環(huán)載荷的頻率也越大，接觸區(qū)的溫升也越高，這就加劇了摩擦磨損及疲勞磨損的程度。

泵的轉(zhuǎn)速越高，流道內(nèi)液流的軸向速度越大，油液就不能很快充滿(mǎn)吸入腔，使泵的容積效率急劇下降，由于油液不能完全充滿(mǎn)泵的密封腔室以及油液中大量氣泡的產(chǎn)生，造成轉(zhuǎn)子和定子橡膠之間的局部干摩擦，會(huì)對(duì)泵的壽命產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

2.沉沒(méi)壓力

當(dāng)沉沒(méi)壓力過(guò)低時(shí)，泵吸入口氣油比過(guò)高，將有大量氣體進(jìn)入泵內(nèi)，對(duì)定子橡膠造成氣浸溶脹，增加摩擦扭矩后，產(chǎn)生大量熱又不易被含氣量較高的流體帶走，引起泵溫升高；同時(shí)定、轉(zhuǎn)子得不到充分潤(rùn)滑，易損壞定子橡膠。

3.溫度

橡膠的硬度隨著溫度升高逐漸變低，耐磨性能變差。因此使用壽命也隨著溫度的提高而明顯變低。據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，井底溫度每提高10℃，橡膠的使用壽命就縮短近一半。

4.出砂

砂粒對(duì)轉(zhuǎn)子和定子長(zhǎng)期磨損，使定、轉(zhuǎn)子表面破壞。另外轉(zhuǎn)子和定子吻合面之間砂粒被擠壓到橡膠面內(nèi)，使定子橡膠表面加速破壞。

二、錦611塊螺桿泵井使用壽命的主要影響因素

1.轉(zhuǎn)速和沉沒(méi)度

統(tǒng)計(jì)12口泵漏井和從未檢泵的8口井，平均沉沒(méi)度534 m，平均轉(zhuǎn)速80 r/mi n。

（1）相近沉沒(méi)度時(shí)，轉(zhuǎn)速對(duì)井下泵使用壽命的影響

在一定的沉沒(méi)度范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速對(duì)泵使用壽命的影響不大。分析認(rèn)為，由于錦611塊螺桿泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速都相對(duì)較低，在這樣一個(gè)較低范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)速的升高，還不足以使橡膠溫度升高、磨損加劇或使泵的容積效率急劇下降造成局部干摩擦而影響到泵的使用壽命。

（2）相近轉(zhuǎn)速時(shí)，沉沒(méi)度對(duì)井下泵的使用壽命的影響

對(duì)比轉(zhuǎn)速在70 r/mi m至90 r/mi m之間的10口井，在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，隨著沉沒(méi)度的降低，泵的使用壽命有逐漸縮短的趨勢(shì)。分析認(rèn)為，隨著沉沒(méi)壓力的降低，泵吸入口氣油比升高，進(jìn)泵氣體量增加，加劇了橡膠氣浸溶脹，增加了摩擦扭矩，產(chǎn)生大量熱又不易被含氣量較高的流體帶走，引起泵溫升高；同時(shí)定、轉(zhuǎn)子間的潤(rùn)滑程度降低，也加速了定子橡膠的損壞。

2.井下泵的二次使用

錦611塊螺桿泵的泵深在900米左右，泵口壓力9 Mp a左右。定子橡膠氣侵現(xiàn)象出現(xiàn)的起泵時(shí)。一般情況下，起泵前油井停產(chǎn)，壓力恢復(fù)較高。泵起到地面，環(huán)境壓力0.1 Mp a，降低了90倍，橡膠內(nèi)部的氣體要膨脹90倍，內(nèi)外壓差增大9 Mp a。橡膠內(nèi)氣體釋放不出來(lái)，泵定子表面起泡，雖然在一定時(shí)間內(nèi)可恢復(fù)原狀，但起泡內(nèi)部已有傷痕，將嚴(yán)重影響定子的使用壽命。

3.泵掛深度

錦611塊螺桿泵沒(méi)有根據(jù)單井情況進(jìn)行合理優(yōu)化泵掛深度，泵掛深度都在900米左右。參考有關(guān)資料，如果地溫梯度按3℃/100 m計(jì)算，泵深每上提100米，泵周?chē)鷾囟葘⒔档?℃，此時(shí)橡膠的使用壽命將延長(zhǎng)六分之一。反之，隨著泵掛的加深，泵的沉沒(méi)度增加，減少了油氣分離，氣體影響程度減小，橡膠壽命將延長(zhǎng)。

4.出砂

錦611塊由于油層滲透性差，投產(chǎn)時(shí)對(duì)部分井采取了限流壓裂措施，易造成地層出砂。雖然螺桿泵具有一定的攜砂能力，對(duì)含砂有較好的適應(yīng)性，但砂粒對(duì)轉(zhuǎn)子和定子的長(zhǎng)期磨損，同樣使定、轉(zhuǎn)子表面破壞，使螺桿泵過(guò)早漏失，使用壽命縮短。

三、錦611塊延長(zhǎng)螺桿泵井下泵使用壽命的技術(shù)管理措施

1.合理調(diào)整沉沒(méi)度

（1）最低沉沒(méi)度值的確定

從統(tǒng)計(jì)情況看，隨著沉沒(méi)度的逐漸增加，泵的使用壽命有逐漸延長(zhǎng)的趨勢(shì)。由此可知，如僅從延長(zhǎng)井下泵使用壽命的角度考慮，使井下泵具有盡可能高的沉沒(méi)度，泵的使用壽命就能得到延長(zhǎng)。沉沒(méi)度影響井下泵使用壽命的最根本原因是原油的脫氣。

（2）合理調(diào)整沉沒(méi)度

統(tǒng)計(jì)目前從未檢過(guò)泵的8口螺桿泵井，沉沒(méi)度都在280米以上，平均沉沒(méi)度509米，平均檢泵周期達(dá)1350天，這進(jìn)一步證明了高沉沒(méi)度對(duì)泵使用壽命的積極影響。因此，對(duì)于低沉沒(méi)度井，應(yīng)以最低沉沒(méi)度值作為參考，及時(shí)采取調(diào)小轉(zhuǎn)速、間抽和換小泵等措施。

2.采取防砂措施

為了減小砂粒對(duì)橡膠的磨損，對(duì)于易出砂井采取必要的防砂措施。共在2口采用限流法壓裂的井應(yīng)用了防砂篩管。

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，采取防砂措施對(duì)于延長(zhǎng)井下泵的使用壽命有一定的效果，采取防砂措施井泵的使用壽命較未措施井延長(zhǎng)了132天。

3.避免泵的二次使用

統(tǒng)計(jì)了新舊泵的使用時(shí)間情況，8口新泵較4口二次使用泵的檢泵周期長(zhǎng)167天。

4口重復(fù)使用泵的第二次使用時(shí)間平均217天，即4口二次使用泵的平均實(shí)際壽命為748天，僅較8口新泵壽命長(zhǎng)50天，卻要增加一次檢泵。泵的成本按1.6萬(wàn)元計(jì)算，單井平均日產(chǎn)油4.5噸，每口井從泵漏嚴(yán)重待作業(yè)到下次檢泵開(kāi)井含水正常的時(shí)間按10天計(jì)算，噸油效益按1350元計(jì)算，單井作業(yè)費(fèi)用按2.05萬(wàn)元計(jì)算。計(jì)算下來(lái)，一井次泵的二次使用，將帶來(lái)8.7萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失，所以螺桿泵不易重復(fù)下井使用。

4.合理優(yōu)化泵掛深度

(1)上提泵掛

(2)加深泵掛

5.安裝氣錨

在泵下安裝氣錨，減少進(jìn)泵的氣體量，從而減小氣體對(duì)定子壽命的影響。

四、幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

為了使螺桿泵井下泵使用壽命能夠得到延長(zhǎng)，在螺桿泵技術(shù)管理上應(yīng)注意以下兩點(diǎn)。

1.在保證供采平衡的前提下，要使螺桿泵保持一定的沉沒(méi)度，不能低于280米。如果低于此值，應(yīng)采取調(diào)小轉(zhuǎn)速、間抽或機(jī)換小泵、加深泵掛等措施，以恢復(fù)沉沒(méi)度高度。

2.要避免定子的二次下井使用，對(duì)于易出砂井采取防砂措施，對(duì)于產(chǎn)氣量較大的井采取安裝氣錨措施，對(duì)于沉沒(méi)度較高的井采取上提泵掛措施。

[1]韓修廷、王秀玲、焦振強(qiáng).螺桿泵采油原理及應(yīng)用.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，1998.