螺杆泵应用分析-稠油含砂

吞吐和蒸汽驱技术为主，加拿大和美国有少部 分火烧油层产量。
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稠油热采水平较高的国家，如加拿大、美 国，目前在新技术方面主要开展水平井、分支 井、蒸汽∼轻烃混注、井下蒸汽发生器、油层电 加热等项研究。
稠油冷采技术在加拿大、委内瑞拉等国有 一定规模的应用。 我国稠油资源分布较广，大部分含油气盆 地稠油与常规油呈现共生和有规律过渡分布的 特征，稠油资源十分丰富，约占总石油资源的 25%30%以上。
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多井整体吞吐筛选标准
序号 1 2 3 油藏地质参数 原油粘度，mPas 相对密度 油层深度，m 油层有效厚度，m 净/总厚度比
①
等级 1 50-10000 0.9200 150-1600 10 0.4 0.20 0.50 0.10 10 200 2 50000 0.9500 1000 10 0.4 0.20 0.50 0.10 10 200
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辽河油田从1982年9月在高升油田开始进行蒸汽
吞吐试验，稠油储量和产量逐年增加，从1994年开 始辽河油田已成为我国最大的稠油生产基地。到 2000年稠油储量占探明储量的46%，原油产量 1401.1×104t，其中稠油产量851.1×104t，占60.7%。
稠油产量中热采产量为720.21×104t，占84.6%。稠
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（4）绝大多数油藏已经过2-3次加密，井距已接 近70-100米，从吞吐的角度来讲，已没有加密的 余地 （5）汽窜严重，蒸汽的有效利用率低
（6）尽管吞吐轮次较高，但加热半径有限，仅在 井筒附近区域温度有所升高 （7）吞吐动用半径较小，在井筒附近50米以内
在这种情况下需要寻找经济有效改善吞吐开
发效果的接替技术。多井整体蒸汽吞吐技术在这
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此外，新疆、华北、辽河、吉林等油田也先

CO2驱油工艺在全世界76个提高采收率的井 场上应用，其中67个在美国（50个在西得克萨斯 和新墨西哥州的二叠盆地，那里都在利用天然的 二氧化碳资源），其余的是在特立尼达、土耳其 和加拿大。
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（二）稠油冷采工艺技术
1、螺杆泵抽稠油工艺技术
螺杆泵(PCPs)是80年代国际上迅速发展起来 的一种新型采油机械,由于它匀速运转,无机械和液 流的惯性损失,既能适用于一般原油井的生产,又能 适用于高粘度、高含气、高含砂油井的生产,因此, 螺杆泵技术在稠油冷采中的推广应用大大高于几 乎所有的其它开采技术,现在稠油井设施的最优化 方法通常就是用螺杆泵代替有杆泵。
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2、电动潜油泵举升稠油
电动潜油泵(ESPs) 耐温达149℃,泵效4470%, 免修期一般为1419个月。优点是具有处理大流量 的能力,排量一般在164100m3/d；下井深度可达 4500m。缺点是耐温问题限制了下泵深度；不适 用于低产井、高含气井、出砂井和结垢井等。
通过改进, 对于开采稠油,应选用大型马达和 泵,并可调泵级。利用修改的数据设计泵级以处理 高粘度的研究非常成功;现在在委内瑞拉Orinoco 稠油区用电潜泵每天产油400m3以上,并且设备工 作期平均在14个月以上。
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在河南油田开展了浅薄层稠油油藏出砂冷采 可行性研究及矿场试验，形成了普通稠油出砂冷 采开采技术，成功地将特薄互层和中深层普通稠 油难采储量投入开发。第一口出砂冷采先导试验 井日产油量是常规试油产量的8倍以上、是蒸汽吞 吐产量的4倍以上，开采成本比蒸汽吞吐降低47%。 同时，还成功地将出砂冷采技术应用于普通稠油 低周期蒸汽吞吐井中，日产油提高13倍，进一步 拓宽了该技术应用领域。
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螺杆泵在工作过程中,工作制度(主要指螺杆泵 的转速)的确定尤为重要,合理的工作制度应当与油 井的工况及螺杆泵的结构参数相匹配。螺杆泵的 理论排量与转子的工作转速成正比:并且螺杆泵的 转速的合理确定,是影响螺杆泵生产井正常运行的 重要因素。而对螺杆泵转速影响较大的因素是原 油的粘度,原油粘度越高,其流动性越差,泵的容积 效率下降的越厉害,并因充满度不够,造成螺杆泵、 衬套间的局部干摩擦,对泵的寿命就会产生严重的 影响。因此,应根据不同的粘度选择相应的转速。

越高，采收率越低。
35
30
25
20
15
10
5
0
0
100 200 300 400 500 600 700
Average Pressure (psia)
生产机理分析
Oil Recovery, % OOIP
3、原油性质（包括原油组成及原油粘度）
50
45
HOo-=12, 58 cp, q=0.035 PV/h HOo-=12, 58 cp, q=0.0035 PV/h
✓SPE 69725：CH-38井 55～105×10－6 1/psi ✓60×10－6 1/psi
➢ 通过理论分析及相邻区块的经验，通过压实作用 可增加原油采收率3％左右
泡沫油机理 冷采开采实例
Cerro Negro 区水平 井产能 • 1、油藏参数
• Morichal 顶部深度：1500～4000ft
▪
Typical Horizontal Wellbore Schematic at Fishing Lake
Frog Lake Oil Production
120
80
40
0
Oct. 93
Nov. 93
Dec. 93
Jan. 94
Oil Rate Sand Cut
100
80
60 40 20
Feb. 94
稠油冷采技术
1、出砂冷采技术（CHOPS） 2、不出砂冷采技术（CHOP）
出砂冷采技术与应用
出砂冷采技术与应用
一、稠油冷采的背景：
对于原油粘度较高的稠油、特稠油，常规一次开采 的效果很差。但对于某些储层物性较差的油藏，热 采技术也难于取得较好的技术经济效果

石 油 地 质
曩 科 技 ２ １年第８ 工 ０２ 期
吐哈超深稠 油螺 杆泵采 油技术应用 与推广
万 海 乔 黄 黎 明 邬 军
吐 哈油 田公 司 鲁 克 沁 采 油 厂 ８ ８ ０ 新 疆 鄯 善 ３２２
摘 要 本文针对吐哈鲁 克沁油田超深稠 油油藏 的特 点 ，在分析前期 井筒举 升． 艺的基础上 ，采用螺杆泵配套环 空口稀 油降粘井 Ｙ － 筒举升工 艺，首 次成功应 用螺杆泵将 稠油举升到地 面，达到 了提 高产 量、节能降耗的 目的 ，同时油井检 泵周期 大幅延 长，维护成本及 劳动强度 大幅减 少，创造 了 巨大的经济效益及社会效益 ，该技术 为稠 油规模 开发油井提液携砂采油提供 了技术 与实施依据 ，具有广阔 的 推 广 应 用前 景 。 关键 词 超深稠油 螺杆 泵 提高产量 节能降耗 鲁克沁油 田
表 １螺杆 泵 与抽 油机 系统 主 要 功 率损 耗 比较
３２ 螺 杆 泵 采 油 技 术 增 油 机 理 分 析 ．
油 田 自东 向西 随着 埋 深的 增加 ，物 性 逐步 变 差 。储层 平均 孔 隙度
３ ．％～１ ．％，平均渗透率６ ４一ｌ ９×１ 一 ０４ ８９ ９ １ ０’ 。 ｍ２ （ ）储层胶结程度较 弱 ，以泥质胶结 为主 ，为强 水敏储层 ，储 ３ 层处于出砂边缘。 １ 稠油性质研究表 明，鲁克沁油田稠 油原油具 有以下特点 ． ２
２ 鲁 克 沁 稠 油 采 油 技 术 现状 分 析
１９ 年 ， 克ｌ ｉ 田利用国内外最 成熟 的空 心抽 油泵越 泵电加热 ９７ 鲁 ，￣ Ｓ 井筒降粘有杆 泵举升 工艺技 术 ， 次将 稠油成功举升 到地面。其缺点 首
是耗 电量大 ，采油 成本高 ，且油 井深 ，电缆 、抽油杆 易断 ，稠油采出 后不 能直接 集输 ， 要进 一步采取降粘措施。１ ９ 年 ，开发技术人员 还 ９８ 尝试泵上掺稀 油井筒举升工艺 ，大幅提高了单 井产量 ，其 中的１ 口井

电潜螺杆泵采油系统的理论研 究与应用分析
01 引言
03 应用分析
目录
02 理论研究 04 参考内容
引言
引言
电潜螺杆泵采油系统是一种高效、环保、节能的石油开采设备，广泛应用于 油田采油作业中。在石油工业迅速发展的今天，电潜螺杆泵采油系统的研究与应 用对于提高石油开采效率、降低采油成本具有重要意义。本次演示将详细介绍电 潜螺杆泵采油系统的基本原理、设计原则、运行方式、应用优势与不足以及应用 案例，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
1.2电潜螺杆泵采油系统的设计原则及参数选择
在电潜螺杆泵采油系统的设计过程中，需要针对不同的井况和地层条件选择 合适的泵参数，以确保系统能够高效运行。主要参数包括泵的排量、扬程、功率、 转速等，这些参数的选择将直接影响采油效果和系统能耗。此外，还需要根据实 际井场环境和生产需求，选择合适的电力控制系统和传感器，以实现系统的智能 化和自动化。
理论研究
1.1电潜螺杆泵采油系统的基本 原理及特点
1.1电潜螺杆泵采油系统的基本原理及特点
电潜螺杆泵采油系统是一种基于螺杆泵技术的采油设备，其主要组成部分包 括电潜泵、螺杆泵、电力控制系统以及井下传感器等。电潜螺杆泵采油系统的工 作原理是利用螺杆泵将井下的原油抽出，同时通过电力控制系统控制泵的工作参 数，从而实现采油过程的自动化和智能化。电潜螺杆泵采油系统的特点包括高效 率、低能耗、螺杆泵是一种重要的石油机械装置，在石油工业中广泛应用。它利 用螺杆的旋转运动实现液体的吸入和排出，具有高效、节能、紧凑和可靠等优点。 随着石油工业的发展和技术的不断进步，潜油电动螺杆泵的应用范围不断扩大， 其研究价值也越来越高。
研究背景
研究背景
潜油电动螺杆泵技术的研究背景是石油工业的发展和需求。在油田开发过程 中，采油和注水是两个非常重要的环节。采油是将油藏中的原油开采出来，而注 水则是将水注入油藏中以提高采收率。潜油电动螺杆泵作为一种重要的采油和注 水设备，可以提高采油效率、降低能耗、减少维护成本，对石油工业的发展具有 重要意义。

螺杆 泵井 远 远长 于抽 油机 井 。
表 ２ 四一 面 积 聚 驱 采 油 螺 杆 泵 ０由油 机 井 检 泵 情 况 对 比 六
３２ 能 耗 分 析 ．
抽 油 机 与 螺 杆 泵 井 节 能 情 况 见 表 ３ 。
表 ３ 抽 油 机 与 螺杆 泵 井 节 能 情 况 对 比
２０１ ０年 第 ７期 ２ 月 出版
召 锄 召 钨 咿镄
龙江彬 佘庆明 杨学武 张 丽
大庆油 田 有限责任公司第四 采油厂
黑龙江省大庆市
16 3 0 0 0
摘要
：
螺杆泵是
一
种新型采油 方 式
。
通 过 对 螺 杆 泵 应 用 分 析 发 现 使 用 大 中排 量
。
螺杆泵 聚驱 采 油 方 式优 于抽 油 机 井 更适 应 含砂 井的 生 产
转 排
量
躲 ｄ 嗍
液
油
螺 前
％
沉
没 ｍ 度
％
检 周 泵 期 液
井 号
争 油 螺 排％
昏
沉
没 ｍ 度
由 于 采 出 液 见 聚 浓 度 不 断 升 高 ， 分 采 出 井 出 现 部
（ ） 中排量螺杆 泵相对％ ３大 抽油机 节能效果 明显 ， 而
油 中将 这 类 油 井 转 为 螺 杆 泵 井 ，经运 行 效 果 较 好 。 相当
而 且 是 检 泵周 期 明 显增 长 ， 液 量 基 本 与 抽 油机 时 要 求 。 产
４ 结语
（ ） 排量螺杆适应 聚驱采 油方式优 于抽油机 井 ， １大
参 考 文 献
［］ 亚 荣 ． 杆采 配 套 ］艺 技 术 存 稠 油开 发 中 的应 用 ． 庆 石 油 地 质 与 １付 螺 ＿ 大

少、维护量少、维修费用低、维修时间短等许多优点。 3 改造前系统的运行状况、技术水平、能耗情况 根据油气储运公司 20 0 1 年前泵站耗电量资料, 克— ——乌线各泵站
的总耗电量为: 40 3 4X1 0 4KW.h; 输油量为: 2 4 0.9 1X1 0 4t/a, 共付电 费 1 46 4 万元, 而克— — —乌线系统泵效仅为 3 2% ( 除去泵站非泵用电 及其他用电约 8 0 0KW·h) 。
44 2 00 8 年 7 月 ( 下 )
图 2 输油量与耗电量关系图
图 3 30 天累计节电 CUSUM 图
1) 与离心泵相比, 更换螺杆泵后输油泵效率显著提高, 输油单耗
明显下降了约 5 0% , 节电效果显著。参见输油量与耗电量关系图及 30
天累计节电量 CUSUM 图。从监测结果来看, 输油单耗由 2.31 2 kWh /t 降 到了 1.0 59 kW h/t, 克— — —乌 管线 年输 油节 电 约 14 4 0 ×1 0 4kW h,
SZ H G 型 三 螺 杆 泵 在 输 送 高 粘 度 稠 油 管 道 上 的 应 用
孙志强 丁 芸 刘晨东 ( 新 疆三 叶管 道技 术有 限责 任公 司, 新疆 克拉玛 依 830026)
[ 摘 要] 新疆油田原油粘度高、温度低、稠油产量逐年上升, 而现有的长距离输油设备在输混合原油时其效率有所下降, 直接导致了原油 外输成本的迅速增加。而三螺杆泵作为外输主输油泵, 能够降低运行成本, 具有显著的经济效益和社会效益, 因此必然能使我们管道运输行 业的节能战略向前更进一步。 [ 关键词] 螺杆泵; 长输管道; 改造; 稠油
1 前言 新疆油田油气储运公司隶属于中国石油天然气股份公司新疆油田 分公司, 成立于 1 95 8 年, 承担着克拉玛依、石西、彩南、火烧山、准 东、北三台、呼图壁等油气田的原油、天然气管输任务。 新疆油田油气储 运公司的克— — —乌输 油管道由 DN3 50 、DN5 0 0 两条管线和 7 0 1、7 0 2、7 0 3、70 4、70 5、70 6、王家沟油库七座站库 组成。两条管线均是按输送克拉玛依稀油设计, 1 9 91 年, 两管并联改 输克拉 玛依稠 稀混合原 油。改 造前克— — —乌线 输油 泵主要 为 2 00 D、 KDY和 D15 5 型三种泵, 输送克拉玛依稀油时泵效在 3 0% ~5 0% 之间, 输送克拉玛依稠稀混合油时, 由于输油泵未进行更换, 再加上 2 00 D、 D1 5 5 型泵使用年限较长等原因, 泵效仅为 2 0% ~ 40% , 使泵的整体性 能大幅下降, 能耗剧增, 已不适合输送稠稀混合油。 为此, 为了寻求高效 率输油设备, 油 气储运公司 从 19 9 6- 20 0 0 年先后在红浅稠油站、70 3 泵站作了换用螺杆泵试验测试, 使稠油比例 由 5 0% 上升到 62% 时, 输油单耗 ( 耗电) 增加了 4 0% 。取得了较满意 的效果, 在此基础上油气储运公司于 2 0 01 年对克— — —乌沿线泵站进行 了换泵改造, 使输油单耗由 2.3 12 kW h/t 降低到 1.0 5 9 kW h /t, 取得了 良好的节能、环保及经济效益。 2 螺杆泵的工作原理及特点 2.1 螺杆泵的工作原理 三螺杆泵 ( 图 1) 的内部由一根主动螺杆、两根从动螺杆和包容三 根螺杆的衬套组成密封腔, 腔内的液体随着螺杆的旋转作轴向移动, 达 到输送液体的目的。该泵的特殊结构保证了主从杆不受径向力的作用, 轴向力采用液压平衡, 轴承只承受螺杆的自重及很小的剩余轴向力, 从 动杆插入平衡套 ( 平衡套起平衡轴向力的作用, 又作滑动轴承使 用) , 螺杆的几何尺寸保证主杆到从杆不传递扭矩, 从动杆是由输送液体的压 力作用而旋转的, 从而保证了三螺杆具有很长的使用寿命和较高的机械 效率, 完美的线型设计及加工工艺, 使各密封腔完全隔开, 从而具有较 高的容积效率, 其结构如图:

井下 螺杆抽 油泵 和地 面的驱 动装置 是 组成 螺杆泵抽油装置 的两个主要组成 部分 。 其 中井下螺杆泵是 由转子 和定子组成 的 ， 而 地面 的驱 动装 置则 主要是 由螺杆 泵驱动 装 置和电控箱 以及光杆卡具 和供 电系统 组成 。 其 中定 子则是 由钢制 的外套 和橡 胶制 的衬 套共 同组合形成 ， 在其 内表 面是双螺旋 曲面 的， 与转 子外表面互相 组合 。螺杆泵 的＿ Ｔ作 原理 ，简单的说就是在 密封室 内不 断形成 、 推移 和消失 的过程 ， 在这个 过程 中 ， 主要 是 产生一 种抽 吸的作 用力 ， 将 地下 的石油 抽 出， 同时将 井内液体不 断的排 出。做 一个 形 象的 比喻 ， 可 以把把螺 杆和所输送 的介质看 作是螺钉和螺母 的相对运 动。 随着科技的快速发展 ， 我 国的螺 杆泵采 油技术已经越来越成熟和完善， 并能够在地 貌环境复杂 的地 区得 到广泛的使用 。 本文就 以下几个 方 面对我 国 的螺 杆泵采 油工 艺进 行详细的介绍 。 １螺杆泵采油工艺 的现状 目前 我 国所 使用 的螺杆泵 采 油工 艺主 要有 ： 第一 ， 连续 杆配套 的采油 工艺 ； 在螺杆 泵开始工作 和停止 的过程 中， 由于其 扭转力 很大 ， 很 容易导致螺 杆泵的断裂 。而使用连 续杆配套工艺则 可以有效 的避 免这一现象 ， 同时还可 以减少采 油作 业 的时 间 ， 大大缩短 了人力劳动 的时间 。其次 ， 直驱式 螺杆泵采 油Ｔ艺 ； 在根据不 同的地形特征和 实际的采 油情况 ， 在一些 岛上 进行采油 大都 使用这种 技术 ， 在传统螺杆泵的基础上 ， 去掉皮带传 动 的机械 部分 ， 采用 立式 空 心轴 电机 直接 螺杆泵光 杆， 电机 为永磁 电机， 由专 用无刷 直流控制器进行 控制 ， 大大 的提 高了采油 的 Ｔ作效率 。 第三 ， 高抗扭矩抽油杆 ； 这也是在 传统 的螺杆泵基 础上研究设计 的 ， 其主要 的 特点是很 大程度的提高 了抗扭 强度 ， 而且使 用寿命也有了很大的提高， 并能在作业的时 候产生较 大的预 紧力 ， 有效 的防止下井时 发 生脱扣 。 第四 ， 大排量螺杆泵采油工艺 ； 在采 油的后期 ， 大排量螺 杆泵的使 用是很有必要 的， 它可 以有效地 稳定 后期 的采油量 ， 有 效 的控制噪音 的产生和大面积 的占地 。 于此 同时 ， 螺杆泵采油 丁艺还存在着 一 些需要解决 的问题 。 首先 ， 油管 的锚定 工艺 ； 在螺杆泵 工作的时候 ， 由于井 下泵作业过程 中产生 的扭 矩使 得油管产 生斜 扣的作用 ， 所 以在采油 的过程中需要对油管 进行锚定 ， 这 就需要考虑选用适当的油管锚。其次 ， 驱动 装置防反转 的工 艺 ； 防反转装置 的失效会造