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摘要：针对锦16块螺杆泵因砂卡、定子碎胶造成检泵周期短等问题，通过引进PCM螺杆泵和单螺杆抽油泵地面直驱装置，完善螺杆泵专用锚、泵上保护装置等螺杆泵采油配套工具，优化方案设计，达到了延长螺杆泵检泵周期，提高油井产量和泵效目的。
关键词：锦16块；螺杆泵；注水；油管锚；方案设计
引言
锦16块早期注水开发，目前已进入特高含水开发阶段，自2005年以来，在该块推广应用了国产螺杆泵采油技术，从使用情况来看，虽然一定程度上解决了提液排砂等问题，但仍存在如下几方面的不足：一是国产螺杆泵排砂能力有限，易发生卡泵。二是在地面驱动方面工艺技术落后，传动效率和安全性能偏低。三是井筒配套技术不完善，停井时容易造成砂卡。因此，我们开展了螺杆泵采油技术的改进与应用工作，进一步提高锦16块油井产量。
1.螺杆泵采油技术改进
1.1引进法国PCM公司螺杆泵
由于国产螺杆泵存在排砂能力有限、不适合高气液比油井、定子对井况的针对性较差等不足，容易发生卡泵、定子橡胶烧毁的问题，为此引进了法国PCM公司螺杆泵。
1.1.1特有的定子橡胶
定子橡胶的选择是泵设计中一个很重要的环节，它对泵的寿命和性能有着非常大的影响。螺杆泵定子材料要求具有良好的耐磨、耐冲击、耐热和耐腐蚀等性能，根据锦16块原油物性及含砂、含气等资料，最终优选出的定子橡胶，其主要成份是“腈”（丁二烯和丙烯腈组成的高分子材料），丁二烯可以提高橡胶的机械性能，丙烯腈可以提高橡胶的化学性能。
1.1.2特有的转子设计
特有的转子设计有效地降低了启动和运行扭矩，极大减少了断杆事故的发生，有效地降低了能耗，延长了检泵周期。
1.2引进直驱式地面驱动装置
卧式地面驱动装置存在着结构复杂，传动效率低的问题，因此引进了直驱式地面驱动装置，有效提高了系统效率和安全性能。该驱动采用的高效永磁直流无刷电机，在额定电压下转速0-400转/分可调，扭矩可达800-1900NM，通过专用控制器实现平滑过渡，实现了低转速大扭矩、可调速、高效率、运转平稳。
直驱式地面驱动装置与卧式驱动装置相比较，具有以下优点：
（1）无其它机械环节（皮带、减速箱等）：结构简单，安装方便，故障率低，维修费用少。
（2）阻尼反转功能：采用能耗制动原理，卡井时光杆弹性势能越大，能耗制动的阻力越大。将反转的速度控制在安全范围内，防止光杆脱落，保证安全生产。
（3）高效节能：无级变速智能调参，根据产液量适时调整转速，使系统始终处于高效区，使泵采油量和油井储油量始终处于最佳匹配状态。系统效率与Y系列电机相比提高40-60%以上。
1.3完善井筒配套工具
1.3.1螺杆泵专用油管锚
针对Y211油管锚存在座封时，容易造成油管弯曲，增大抽油杆扭矩的问题，应用了螺杆泵专用油管锚，该油管锚依靠螺杆泵运转自身产生的扭矩自动锚定管柱，也可以向油管顺时针方向施加400N·m力矩，锚定管柱。解封自动解封，如果解封不完全，逆时针旋转1/8圈，上提即可。
1.3.2泵上保护装置
抽油泵上保护装置是安装在抽油泵上端，将停井时落下的各种杂物收集到保护装置储存空间内，避免杂物进入定子造成卡井，运行时液流将杂物带出地面，有效减少了因停井导致的卡井问题。
1.4方案优化设计
1.4.1泵型优选
根据不同泵型的特性曲线，可以确定泵的容积效率，计算出泵的理论排量，然后参考泵效和系统效率指标，确定泵排量为：
式中q——每转理论排量（泵型号），ml/r；
Ql——产液，m3/d；
n——转速，r/min；
η——泵的容积效率，%。
1.4.2泵挂优化
螺杆泵抽油沉没度是螺杆泵系统的一个重要参数，沉没度过高，影响油井产量。沉没度过低，影响泵的吸入状况，使泵效降低，定、转子间的摩阻增大，螺杆泵定子老化加快。因此在抽油过程中，必须控制好泵的沉没度。
1.4.3扶正器优化设计
螺杆泵杆柱在油管内旋转，由于离心力以及惯性的作用会产生振动和微小的侧向位移弯曲，一方面在转速作用下将产生离心力，另一方面由于杆柱的弹性作用将产生恢复力，来减小侧向位移发生，当离心力大于恢复力时，杆柱的侧向位移会逐步加大，导致杆管碰撞摩擦。
因此必须对抽油杆柱采取扶正措施，消除振动，避免杆柱与油管内壁直接接触。若下入的扶正器数量过少，不能彻底杜绝偏磨，反之，下入数量过多，会增加扭矩，同时也会增加成本，这样就有必要对扶正器的数量和安放位置进行优化设计。
2.现场应用情况
自2012年以来，在锦16块共应用螺杆泵31井次，实现累增油11527t，其中应用直驱地面装置18井次，与卧式地面驱动装置对比，单井平均日节电20.2kw.h，累节电13.3×104 kw.h，见到了明显的措施效果。
3.结论
针对锦16块国产螺杆泵存在易砂卡，定子橡胶碎胶，检泵周期短等问题，通过引进PCM螺杆泵和单螺杆抽油泵地面直驱装置，完善螺杆泵专用锚、泵上保护装置等配套工具，优化方案设计，达到了延长螺杆泵检泵周期，提高油井产量和泵效目的，为螺杆泵进一步推广应用奠定了坚实的基础。
参考文献：
[1]李学俭等.PCM螺杆泵采油配套技术在玉门油田的应用[J].石油矿场机械， 2008，37（11），85～87.
[2]司江涛等.螺杆泵专用锚定器的设计与应用[J]. 石油矿场机械，2007，36（1）：75～76.
[3]罗玉文.降低螺杆泵检泵率的防治措施[J].科学技术，2011，02：141.
[4]吴频等.地面驱动单螺杆泵采油参数选择[J].油气田地面工程，2006，4：19.
[5]李丹等. 螺杆泵井合理泵挂深度的确定[J].科协论坛，2007，8：466.
作者简介：
李刚（1976—），男，高级工程师，1999年毕业于西南石油学院石油工程专业，现从事机械采油工艺研究与现场应用工作。
关键词：锦16块；螺杆泵；注水；油管锚；方案设计
引言
锦16块早期注水开发，目前已进入特高含水开发阶段，自2005年以来，在该块推广应用了国产螺杆泵采油技术，从使用情况来看，虽然一定程度上解决了提液排砂等问题，但仍存在如下几方面的不足：一是国产螺杆泵排砂能力有限，易发生卡泵。二是在地面驱动方面工艺技术落后，传动效率和安全性能偏低。三是井筒配套技术不完善，停井时容易造成砂卡。因此，我们开展了螺杆泵采油技术的改进与应用工作，进一步提高锦16块油井产量。
1.螺杆泵采油技术改进
1.1引进法国PCM公司螺杆泵
由于国产螺杆泵存在排砂能力有限、不适合高气液比油井、定子对井况的针对性较差等不足，容易发生卡泵、定子橡胶烧毁的问题，为此引进了法国PCM公司螺杆泵。
1.1.1特有的定子橡胶
定子橡胶的选择是泵设计中一个很重要的环节，它对泵的寿命和性能有着非常大的影响。螺杆泵定子材料要求具有良好的耐磨、耐冲击、耐热和耐腐蚀等性能，根据锦16块原油物性及含砂、含气等资料，最终优选出的定子橡胶，其主要成份是“腈”（丁二烯和丙烯腈组成的高分子材料），丁二烯可以提高橡胶的机械性能，丙烯腈可以提高橡胶的化学性能。
1.1.2特有的转子设计
特有的转子设计有效地降低了启动和运行扭矩，极大减少了断杆事故的发生，有效地降低了能耗，延长了检泵周期。
1.2引进直驱式地面驱动装置
卧式地面驱动装置存在着结构复杂，传动效率低的问题，因此引进了直驱式地面驱动装置，有效提高了系统效率和安全性能。该驱动采用的高效永磁直流无刷电机，在额定电压下转速0-400转/分可调，扭矩可达800-1900NM，通过专用控制器实现平滑过渡，实现了低转速大扭矩、可调速、高效率、运转平稳。
直驱式地面驱动装置与卧式驱动装置相比较，具有以下优点：
（1）无其它机械环节（皮带、减速箱等）：结构简单，安装方便，故障率低，维修费用少。
（2）阻尼反转功能：采用能耗制动原理，卡井时光杆弹性势能越大，能耗制动的阻力越大。将反转的速度控制在安全范围内，防止光杆脱落，保证安全生产。
（3）高效节能：无级变速智能调参，根据产液量适时调整转速，使系统始终处于高效区，使泵采油量和油井储油量始终处于最佳匹配状态。系统效率与Y系列电机相比提高40-60%以上。
1.3完善井筒配套工具
1.3.1螺杆泵专用油管锚
针对Y211油管锚存在座封时，容易造成油管弯曲，增大抽油杆扭矩的问题，应用了螺杆泵专用油管锚，该油管锚依靠螺杆泵运转自身产生的扭矩自动锚定管柱，也可以向油管顺时针方向施加400N·m力矩，锚定管柱。解封自动解封，如果解封不完全，逆时针旋转1/8圈，上提即可。
1.3.2泵上保护装置
抽油泵上保护装置是安装在抽油泵上端，将停井时落下的各种杂物收集到保护装置储存空间内，避免杂物进入定子造成卡井，运行时液流将杂物带出地面，有效减少了因停井导致的卡井问题。
1.4方案优化设计
1.4.1泵型优选
根据不同泵型的特性曲线，可以确定泵的容积效率，计算出泵的理论排量，然后参考泵效和系统效率指标，确定泵排量为：
式中q——每转理论排量（泵型号），ml/r；
Ql——产液，m3/d；
n——转速，r/min；
η——泵的容积效率，%。
1.4.2泵挂优化
螺杆泵抽油沉没度是螺杆泵系统的一个重要参数，沉没度过高，影响油井产量。沉没度过低，影响泵的吸入状况，使泵效降低，定、转子间的摩阻增大，螺杆泵定子老化加快。因此在抽油过程中，必须控制好泵的沉没度。
1.4.3扶正器优化设计
螺杆泵杆柱在油管内旋转，由于离心力以及惯性的作用会产生振动和微小的侧向位移弯曲，一方面在转速作用下将产生离心力，另一方面由于杆柱的弹性作用将产生恢复力，来减小侧向位移发生，当离心力大于恢复力时，杆柱的侧向位移会逐步加大，导致杆管碰撞摩擦。
因此必须对抽油杆柱采取扶正措施，消除振动，避免杆柱与油管内壁直接接触。若下入的扶正器数量过少，不能彻底杜绝偏磨，反之，下入数量过多，会增加扭矩，同时也会增加成本，这样就有必要对扶正器的数量和安放位置进行优化设计。
2.现场应用情况
自2012年以来，在锦16块共应用螺杆泵31井次，实现累增油11527t，其中应用直驱地面装置18井次，与卧式地面驱动装置对比，单井平均日节电20.2kw.h，累节电13.3×104 kw.h，见到了明显的措施效果。
3.结论
针对锦16块国产螺杆泵存在易砂卡，定子橡胶碎胶，检泵周期短等问题，通过引进PCM螺杆泵和单螺杆抽油泵地面直驱装置，完善螺杆泵专用锚、泵上保护装置等配套工具，优化方案设计，达到了延长螺杆泵检泵周期，提高油井产量和泵效目的，为螺杆泵进一步推广应用奠定了坚实的基础。
参考文献：
[1]李学俭等.PCM螺杆泵采油配套技术在玉门油田的应用[J].石油矿场机械， 2008，37（11），85～87.
[2]司江涛等.螺杆泵专用锚定器的设计与应用[J]. 石油矿场机械，2007，36（1）：75～76.
[3]罗玉文.降低螺杆泵检泵率的防治措施[J].科学技术，2011，02：141.
[4]吴频等.地面驱动单螺杆泵采油参数选择[J].油气田地面工程，2006，4：19.
[5]李丹等. 螺杆泵井合理泵挂深度的确定[J].科协论坛，2007，8：466.
作者简介：
李刚（1976—），男，高级工程师，1999年毕业于西南石油学院石油工程专业，现从事机械采油工艺研究与现场应用工作。