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机械采油新宠——螺杆泵举升系统

时间:2023-12-14 10:11 来源:

20世纪30年代发明的螺杆泵,以设计奇妙、结构简单、适应性强、排量均匀稳定的特点风靡世界,成为输送粘稠流体的一种利器。近些年,在落实节能降耗、低碳减排、加强环保政策的促进下,单螺杆泵采油成为全国各油田加速推广应用的新工艺新技术,每年以数千口井的递增量,在采油机械的家族中崭露头角,备受推崇。
螺杆泵采油,为何能在抽油机加深井泵传统采油工艺占主导地位的油田上争得一席之地?原因就在于极为简单的结构设计大幅度降低了故障率,独特的抽吸方式导致根本就不会发生柱塞式泵常见的“气锁”和离心泵忌讳的“气蚀”现象,在沉没度稳定的情况下,不仅排量恒定并且不受液体中含砂、含蜡的影响,是一种特别适合开采原油粘度高、微量出砂、泵挂深度在2000米之内的油田使用。
螺杆式深井泵,从原理上讲也是一种渐进式容积泵。由刚性的转子和柔性的定子两部分组成连续密封的一组组腔体,通过地面电动机旋转常规抽油杆传递的扭矩,使转子在定子内旋转运动产生抽吸的负压,从而使被输送的介质从低端进入高端排出,每经过一级空腔增加一次压力,从而形成稳定的排量和扬程。也就是说,螺杆泵的每一级螺旋相当于一节节串联在一起的容积泵,依靠刚性转子和柔性定子的过盈配合产生无脉动的举升力,把地层中渗流出的油气水混合介质输送到地面上来。因此, 螺杆泵采油具有高效、节能、环保等多方面的突出优点:
首先是结构简单,无需在地面安装复杂庞大的驱动装置,一口井的钢材消耗量仅是常规抽油机井的六分之一。其二耗能少,螺杆泵只需提供保障转子旋转所需的扭矩,耗电量与电动潜油泵和常规抽油机采油相比大幅度降低,同等排量电机瓦数减小了三分之一。其三占地面积小,由于不需要在地面安装大型驱动装置,特别适合用于井场空间狭小、安全环保要求高的场所,并且运行安静没有噪音。其四免检周期长,平均使用寿命不亚于其它采油机械,根据大庆油田的使用情况统计,螺杆泵采油井的无故障运行时间平均超过700天,平均免检周期高达两年以上。其五适应性广泛,不仅对开采高含蜡、微出砂、油偏稠的中等深度油田适用,并且还是油田开发后期,实施注聚合物三次采油之后,产出液变得粘稠时的首选采油设备。
这些独具特色的技术优势,使深井螺杆泵成为采油机械当中的后起之秀。随着我国科学技术的飞速进步,深井螺杆泵的制造水平快速提升,从20世纪80 年代的引进仿制到目前的自主研发,推陈出新,实现了从跟跑到领跑的跨越式赶超,国产深井螺杆泵制造已经形成了从几立方米到300多立方米的排量系列。泵挂深度逐年增加,突破了2000米大关。地面装置大幅度简化,取消了易发生事故的皮带轮减速驱动,改为更安全的电动机直驱。近期又攻克了螺杆泵定子等壁厚难关,大大延长了使用寿命。中国的深井螺杆泵制造水平,无论质量还是数量都走在了世界同类产品的前列,部分产品已经走出国门,在“一带一路”沿线国家的油田广受欢迎。
2023年9月14日,《大庆油田报》公布了一则好消息,国际标准化组织(IS0)通过投票立项,首次决定由中国主导螺杆泵国际标准修订。这一殊荣,标志着中国的螺杆泵制造水平取得了国际公认的领先地位,具有自主知识产权的核心技术彰显了我国的创新能力。研发使用螺杆泵采油工艺技术经验丰富、实力雄厚的大庆油田公司采油工程研究院,成为本次修订螺杆泵国际标准的执行部门,近期成立了由技术专家组成的国际工作组,计划2026年向国际标准化组织(IS0)秘书处提交中国方案。
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