近年來，螺桿泵以其占地面積小、低噪音和節能等優點成為世界各大油田首選的舉升設備，是一種既經濟又減少環保投入，實現油田經濟開發的良好采油方法。大慶油田已處于高含水開發后期，桿管偏磨、桿斷、檢泵周期逐漸縮短、油井出砂、結蠟、結垢等問題相繼出現，并一直困擾著每位石油工作者。本文介紹的新型螺桿泵及配套設備對解決上述問題無疑提供了新思路、新方法和新選擇，具有重要的參考價值。
新型螺桿泵
1.開采稠油的螺桿泵
過去，傳統螺桿泵由于自身結構設計而受到限制。在處理高粘和含砂采液時，泵口和泵筒內的壓力損失影響了泵第一個腔室的充滿程度，從而降低了泵效，導致了泵的使用壽命縮短。為此，美國Weatherford公司研制出新一代開采稠油的螺桿泵。新型泵由于入口面積增大，摩擦速度降低，從而加快了采液的流動速度。其獨特的設計使泵腔橫向通過面積擴大，轉子的螺距角更趨于科學合理，螺距長度縮短，因此產生了較高的容積效率。該泵由于增加泵腔的充滿程度，改善了稠油、砂粒和黃鐵礦或巖屑大顆粒的移動狀況，更有助于處理稠油，特別是處理含砂的稠油。
在每分鐘100轉時常規7型螺桿泵采液量為7 m3/d，新款8型為8 m3/d。圖1給出的是2款螺桿泵的對比。加拿大使用新型泵開采含砂冷凝稠油年電機負荷降低35%～85%。
2.耐高溫螺桿泵
耐高溫螺桿泵是美國R&M能源公司最近推出的又一款Moyno型井下泵，其新型技術拓展了井下螺桿泵的應用范圍。新泵配裝一個橡膠定子，可保證定子管耐受更高的溫度和化學阻力(圖2)。雖然在橡膠和管之間無粘合劑，但定子橡膠可將管牢牢吸住。HTD350 型螺桿泵井下額定最高溫度為177℃(350°F)。該泵適合于開采蒸汽注入井，且無需起出定子。新泵適合的采液范圍：在舉升1829m(6000 ft)、100 rev/min時日產液13噸(95桶)、舉升1646m(5400 ft)、100 rev/min時日采液39噸(275桶)和舉升1219m(4000 ft)、100rev/min 時日產液70噸(500 桶)。新泵所用的橡膠耐高溫，可有效開采含有芳香烴采液的井。
3.高溫螺桿泵管
Moyno HTD為新型高溫螺桿泵配套產品之一。HTD300 和 HTD650型產品分別是溫度為149℃(300℉)和 343℃(650℉)的運行條件下而設計的。橡膠被裝在管內機械式移動，無需粘合劑，如圖3。新型Moyno HTD300型管已不受粘合劑溫度限制，應用的是一種新的、化學阻力、伸長和機械性能都得到改善的合成橡膠。該管在實施增產措施，即蒸汽注入時無需起出。
Moyno管應用了金屬定子，使泵可在343℃(650℉)的高溫下運行。Moyno HTD650型泵的設計無橡膠，為更好地運行采用了閉合控制式定轉子空隙。該泵更適用于 SAGD和循環蒸汽注入井。
4.全金屬螺桿泵
全金屬螺桿泵(圖4)定子可制成幾部分，然后組合成一體，安裝在金屬套管中。與橡膠螺桿泵最大的區別是，全金屬螺桿泵的定轉子間無任何干涉配合。其密封性能完全達到了定轉子間緊密轉動間隙(緊密制造公差所要求的標準)。這可以轉化成更高的滑脫(泄露)速度，在泵送高粘度產液時(超過100cp)金屬螺桿泵的優勢是很明顯的。金屬螺桿泵通常配有一個直徑大、但又比合成橡膠短得多的定子。在水平井的斜井段，泵被固定在粗大的套管中，較短的定子在減少彎曲應力和振動方面具有明顯的優勢。
自2005年7月起，全金屬螺桿泵已成功地在古巴的2個油田的12口水平井中開采稠油。到目前為止無一損壞。與幾種合成橡膠定子的常規螺桿泵相比，其平均使用壽命要長得多。金屬螺桿泵這種耐久性提高轉化成產量損失方面的有效儲蓄。通常，普通橡膠螺桿泵發生故障非常突然，會長時間等待修井機。而金屬螺桿泵油田應用表明，其性能下降是一個非常緩慢的過程，這樣更有助于有效安排修井設備換泵。
5.新型螺桿泵橡膠
眾所周知，由于橡膠的膨脹和破裂泄壓使螺桿泵在開采高含氣的輕質油時受到限制，為此，美國Weatherford公司研制出新型Hi-Per型螺桿泵橡膠，改善了螺桿泵在開采輕質油和高含氣井時的運行狀況。
新型橡膠是專為開采這類井而設計的。芳香族化合物含量較高的采液的實驗室實驗表明，新型橡膠明顯地優于傳統腈。在破裂泄壓的條件下對氣體進行試驗發現，新型橡膠中未見膨脹和嚴重起泡，見表1。在不同腐蝕條件下40口井的油田試驗表明，新型橡膠的扭矩低，使用壽命明顯長于傳統橡膠，并可安裝在 Weatherford公司的絕大多數螺桿泵井中。
螺桿泵的配套設備
1.射頻防垢裝置
針對整個井筒和油套環空結垢結蠟問題，美國Weatherford國際公司研制出一款名為“洗井”的射頻防垢裝置。該裝置夾在地面的井口裝置上，見圖5。與化學防垢劑不同，射頻防垢裝置不是在地層中工作，而是使結晶懸浮在管壁上，這樣，所有結垢都會被采液帶走。目前該防垢系統已成功應用于油田所有形式的機采井的舉升裝置中，并抑制了碳酸鈣和硫酸鋇類的大多數垢。
該系統應用于電泵井的效果非常明顯，因為信號可通過電纜傳輸給馬達和泵，這兩樣設備均為結垢問題的核心。此外，安裝射頻防垢裝置還可保證柱塞的舉升，抽油桿無結垢結蠟，不會被卡。
2.多級抗磨式氣體分離器(MAGS)
在開采高油氣比(GORs)和井底壓力較低的井時，采液中含有大量的損害泵性能的游離氣體。按標準工業慣例規定，應使用串聯式或渦輪式氣體分離器。在這種分離器的結構中，液流可在分離器之間的前后連接處產生分離。為此，美國Wood Group-ESP公司研制出一種新型大容量高效氣體分離器，即多級抗磨式氣體分離器(MAGS)，如圖6。
新型多級抗磨式氣體分離器是將多個分離室合并一個單獨殼體中，游離氣體未進入泵之前就從采液中分離，這樣就避免了堵塞問題。分離室的數量和長度要通過嚴格的室內試驗程序優化而成，其額定容量為1120t/d (8000 bpd) (400型)和2240t/d (16,000 bpd )(538型)，游離氣體有效分離率達95%以上。自20007年10月以來，已在一些油田和氣井脫水的應用中進行了成功的礦場試驗。
3.柱狀智能測試儀
對油田井下作業條件的了解，可使作業者做出最好的生產判定，而獲取準確的井下壓力和溫度數據對了解井內和油層狀況是非常重要的。作業者可根據掌握的數據成功地進行正確地修改和調整。為此，美國生產管理服務公司(PCS)研制出新型螺桿泵柱狀智能測試儀。
該測試儀是應用圓柱舉升技術而工作的數據記錄儀。配裝儲存壓力計后，像普通測試儀一樣下人井下。然后，井下的正常運行記錄被傳輸到柱狀測試儀上，再傳送到地面。當柱狀智能測試儀復位時，傳感器和記錄儀移開，與計算機連接，然后為該井的作業人員傳輸與時間相對的壓力和溫度數據。
新型數據記錄測試儀(圖7)記錄了井內向上和向下的運行速度、變化和與井液的接觸點，及轉化成氣體和液體的溫度變化。該數據可在建立井底信息的基礎上使停機時間達最短。
嵌入圓柱體中的數據測式儀記錄壓力和溫標偏差，每秒鐘采樣一次，可在147℃(300°F )和69MPa(10,000 psi)的條件下工作，可連續測井8天，并具有多次采樣速度的選項配置，采樣可根據用戶的需要在15種不同速度條件下進行。例如，測試程序可以設定1 小時每10 秒取樣一次，隨后變成30天每分鐘取樣一次。
用測井電纜進行井底測量的時代即將過去，新型柱狀測試儀具有成本低，節省人工設備的優點。當新型測試儀提供的數據成為評估和優化井的重要依據時，那么它在該領域的應用前景也是無法估量的。已研制出一種傳輸井下數據固定版本，然后快速復位，提升測試儀。
新型智能測試儀還可完成下面其它有價值的診斷測試：壓力測量：為油藏工程師用臨界數據做油藏分析提供的主要測試;檢漏：用每秒鐘取樣3次的專用溫度數據檢測儀發現直徑為一英尺之內管線的泄露;測試儀的舉升性能：在測試儀很少安置或完全不運轉時可成功充當井的故障檢修員;地面4點等時線的測試：根據監測井的回壓變化可確定IPR(井底流壓與產量的)曲線;壓降試井：平穩的數據測量被傳輸到多個油田井點，以確定場壓縮利用情況和效率;井壁堵塞(污染)。
輸油螺桿泵
1.三相螺桿泵系統
最近，泵技術研制商Moyno公司修正了其螺桿泵系統的適用范圍，并聲稱新螺桿泵具有海陸兩用的挑戰性應用性能。為使多相泵的應用有望迅速還本，已獲取專利的Moyno三相螺桿泵系統(圖8)可使油水氣產液在井場產出，并用一根管線同時傳輸到中心處理站。
該系統的超常的耐磨性使含砂井液平穩傳輸。系統裝置在吸入壓力為6.3MPa(900 psi)、排出壓力為8.4 MPa (1,200 psi)時可產生流速超過8400t/d(60,000 BFPD)(日產液桶數)的井液，其定子橡膠具有較好的抗芳香烴腐蝕能力。
有效處理氣體的空隙率超過99%;泵低剪切運行，保護了每項流體特性，無乳化和分解(退化);延長井的生產壽命;減少井筒壓力。低成本高泵效三相螺桿泵的高泵效用于開采邊際井時，在短短數月內就能見到回報。
2.用于FPSO的螺桿泵系統
美國Moyno公司將其螺桿泵系統應用于甲板上下的浮式采油、儲油和卸油(FPSO)。實際表明，螺桿泵適合在流速超過2.5m3/min(2,500 gal/min)，壓力超過15Mpa(2,100 psi)的條件下工作，性能可靠，檢泵率低。新型Moyno螺桿泵的低檢泵率、高可靠性和使用壽命長導致了總成本下降，無論是在甲板上還是在船體側面的應用。其高性能的漸進式腔室的設計外形美觀，低剪切，低脈動排液。
Moyno新型螺桿泵應用如下：脫鹽，低壓和高壓喇叭口(船側)，閉路排水，污泥排泄，含油船底污水，柴油發電機燃料供給和鉆井泥漿傳送。
3.開采稠油的螺桿泵(輸油)
Moyno公司又研制一款開采稠油的螺桿泵。在稠油輸送時顯示出極好的性能。該泵具有較高的多功能性，在處理稠化油、研磨和腐蝕性的稠油，甚至開采粘度超過1,000,000 cps的石油均保持較高的成本效益。
通過應用Moyno公司生產的超彎曲定子橡膠和超防護轉子涂層，即使在研磨和腐蝕的環境中該螺桿泵也保持著較高的效率、較低的技術設備需求和較高的使用壽命。稠油螺桿泵在稠油傳輸的應用中包括：原油、稠油和多相液的傳輸。
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