楊帆
大慶油田裝備制造集團(tuán)力神泵業(yè)螺桿泵制造廠，黑龍江 大慶 163000
摘要：螺桿泵采油是20世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來(lái)的舉升工藝技術(shù)，這種工藝技術(shù)能夠充分發(fā)揮油井的產(chǎn)能，降低成本，增加采收率。文章從螺桿泵采油原理與技術(shù)特點(diǎn)入手，對(duì)螺桿泵采油系統(tǒng)組成和使用注意事項(xiàng)進(jìn)行了論述，在此基礎(chǔ)上對(duì)螺桿泵的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景進(jìn)行了分析說(shuō)明，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
關(guān)鍵詞：螺桿泵；技術(shù)特點(diǎn)；應(yīng)用；發(fā)展前景
石油與天然氣產(chǎn)業(yè)是我國(guó)工業(yè)和經(jīng)濟(jì)重要的支柱產(chǎn)業(yè)，如何有效開(kāi)采石油一直受到關(guān)注。對(duì)采油技術(shù)以及采油設(shè)備要求的提高，使石油天然氣企業(yè)所使用的采油技術(shù)以及采油設(shè)備需要具備更多的功效。螺桿泵是近年來(lái)新出現(xiàn)的采油設(shè)備，利用螺桿泵進(jìn)行石油開(kāi)采能夠取得較為良好的效果。潛油螺桿泵是較為新型的螺桿泵，它自身具有較為優(yōu)越的性能，但是在我國(guó)還沒(méi)有大規(guī)模普及，以下探究潛油螺桿泵的市場(chǎng)應(yīng)用以及發(fā)展前景，對(duì)螺桿泵及其工作原理、組成進(jìn)行了敘述，并討論其發(fā)展前景以及研究重點(diǎn)。
1 螺桿泵相關(guān)概述
1.1 螺桿泵采油的技術(shù)特點(diǎn)
（1）投資少。螺桿泵采油與其它采油工藝相比較而言，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少的優(yōu)點(diǎn)，因此具有相當(dāng)好的應(yīng)用前景。
（2）螺桿泵的泵效高，節(jié)約能源，并且在設(shè)備的維護(hù)方面費(fèi)用非常低。螺桿泵在工作中由于負(fù)荷小，泵效高，因此能夠節(jié)約能源，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)保養(yǎng)方面也比較方便。
（3）占地面積小。螺桿泵與驢頭采油機(jī)等其它的采油裝置相比安全簡(jiǎn)單，占地面積小。
（4）開(kāi)采范圍廣泛。從螺桿泵的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上來(lái)看，對(duì)于粘度8000 mPa.s以下的原油都可以進(jìn)行開(kāi)采，所以在很多粘度高的稠油開(kāi)采中都能夠應(yīng)用。
（5）適應(yīng)含砂量比較高的井。從螺桿泵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上看，能夠輸送80％的砂漿，因此在原油開(kāi)采過(guò)程中可以開(kāi)采含砂量在40％的油井。
（6）適應(yīng)高含氣井。螺桿泵不會(huì)發(fā)生氣鎖，因此較適合于油氣混輸，但井下泵入口的游離氣會(huì)影響容積效率。
（7）在海上的大位移叢式井組與水平井中也能夠應(yīng)用。螺桿泵能夠下放到斜直井段，占地面積還非常小，所以對(duì)于海上采油具有一定的優(yōu)勢(shì)。
1.2 螺桿泵工作原理
螺桿泵在工作時(shí)，沿著泵體在定子襯套雙螺旋面與轉(zhuǎn)子單螺旋面間形成多個(gè)密封腔室，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，密封腔由吸入端沿軸向朝排出端推移、直至消失，介質(zhì)在吸入端與排出端之間壓差的作用下被吸入，并被推擠到排出端，壓力不斷升高，流量均勻，在推移過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和液體動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)舉升液體的作用。
1.3 螺桿泵系統(tǒng)的組成
（1）電控部分：螺桿泵井的控制部分，控制電機(jī)的起、停，包括電控箱和纜。
（2）地面部分：（驅(qū)動(dòng)裝置或稱(chēng)驅(qū)動(dòng)頭）是把動(dòng)力傳給井下泵轉(zhuǎn)子使轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)抽汲原油的機(jī)械裝置。包括減速箱總成、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、井口組合動(dòng)密封、支撐架、方卡子等。
（3）井下部分：主要是螺桿泵（包括定子和轉(zhuǎn)子）。
（4）配套工具部分：螺桿泵封井器、特殊光桿、抽油桿扶正器、油管扶正器、抽油桿防反轉(zhuǎn)裝置、油管扭矩錨。
1.4 螺桿泵使用的注意事項(xiàng)
（1）應(yīng)防止螺桿泵干轉(zhuǎn)。干轉(zhuǎn)會(huì)造成螺桿泵磨損；單螺桿泵如果斷流干轉(zhuǎn)，會(huì)造成橡膠泵缸的燒毀；初次使用螺桿泵或?qū)⒙輻U泵拆裝檢查后需要灌入液體；螺桿泵運(yùn)行過(guò)程中需要減少吸空；即使螺桿泵停止使用，泵內(nèi)也需要保留液體。
（2）螺桿泵運(yùn)行注意事項(xiàng)。在起用時(shí)需要打開(kāi)截止閥，在停用時(shí)需要先切斷電源，再關(guān)閉排出閥，最后關(guān)閉吸入閥，避免泵內(nèi)吸空；泵不允許長(zhǎng)時(shí)間完全通過(guò)調(diào)壓閥進(jìn)行回流運(yùn)轉(zhuǎn)；不應(yīng)靠調(diào)壓閥大流量回流使泵適應(yīng)小流量要求。
（3）螺桿泵的儲(chǔ)存、安裝以及使用。螺桿泵螺桿較長(zhǎng)，容易彎曲變形，在儲(chǔ)存時(shí)需要注意；在安裝螺桿泵時(shí)，需要保證螺桿表面縫隙均勻；吸管路以及排管路需要固定，避免在螺桿泵牽引過(guò)程中出現(xiàn)變形；電機(jī)軸聯(lián)軸節(jié)與泵軸需要對(duì)齊、對(duì)中；螺桿拆裝起吊時(shí)需要防止其因受力而彎曲；對(duì)備用螺桿進(jìn)行保存時(shí)需要懸吊固定，減少備用螺桿的變形；對(duì)螺桿泵進(jìn)行使用時(shí)，需要注意溫度，減少由于高溫而產(chǎn)生螺桿變形。
2 國(guó)內(nèi)螺桿泵應(yīng)用現(xiàn)狀
螺桿泵以一種常規(guī)的機(jī)械設(shè)備形式被應(yīng)用到采油工程中，它與其它采油設(shè)備相比具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)各個(gè)大油田在螺桿泵生產(chǎn)工藝研究與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用上都形成了一套成熟的配套技術(shù)。目前，我國(guó)石油天然氣產(chǎn)業(yè)中，只有勝利油田與遼河油田對(duì)潛油螺桿泵進(jìn)行了大規(guī)模裝配，這兩個(gè)油田所處的地形適合發(fā)揮潛油螺桿泵的作用。
雖然潛油螺桿泵具有低費(fèi)用、高性能的特點(diǎn)，但是目前世界石油開(kāi)采技術(shù)先進(jìn)、多樣，而且我國(guó)目前石油蘊(yùn)藏地多為偏遠(yuǎn)地區(qū)，地質(zhì)、地形較為復(fù)雜，土壤成分也較為多樣，潛油螺桿泵在這樣的地質(zhì)條件下難以發(fā)揮出它應(yīng)有的作用，而且在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，潛油螺桿泵自身也暴露出了較多的問(wèn)題與缺陷，例如在大斜度彎井以及水平井上，潛油螺桿泵就很難發(fā)揮作用，因?yàn)樗鼰o(wú)法適應(yīng)這兩種油井所處的環(huán)境。地形地質(zhì)的制約讓潛油螺桿泵在我國(guó)石油天然氣產(chǎn)業(yè)中很難獲得發(fā)揮空間，因此，潛油螺桿泵在我國(guó)的發(fā)展受到一定程度的制約，我國(guó)需要研發(fā)適合自身使用的潛油螺桿泵。
3 潛油螺桿泵的發(fā)展前景
電動(dòng)潛油螺桿泵是當(dāng)前潛油螺桿泵的主流發(fā)展趨勢(shì)，這也是斜井、稠油井以及水平井的需要，我國(guó)遼河油田一直致力于電動(dòng)潛油螺桿泵的研究，并且將這一新裝備投入使用。電動(dòng)潛油螺桿泵由地面控制系統(tǒng)、螺桿泵、井下電纜、減速器、保護(hù)器以及電機(jī)組成，遼河油田將其布置在河灘海上油田以及曙光油田之上，從目前的開(kāi)采結(jié)果來(lái)看，電動(dòng)潛油螺桿泵具有不錯(cuò)的使用效果。
很多外國(guó)石油公司提出了潛油螺桿泵新的發(fā)展方向，例如金屬定子潛油螺桿泵、合成材料潛油螺桿泵、等壁厚定子潛油螺桿泵、多吸入口潛油螺桿泵以及插入式潛油螺桿泵。這些研究目前正在進(jìn)行中，并且取得了一定成果，英國(guó)石油公司已經(jīng)將插入式潛油螺桿泵投入
使用，但是從結(jié)果來(lái)看效果并不顯著，這說(shuō)明對(duì)潛油螺桿泵的研究仍舊需要繼續(xù)。
4 潛油螺桿泵的研究重點(diǎn)
潛油螺桿泵在石油開(kāi)采上的發(fā)揮空間越來(lái)越大，它自身所適合的領(lǐng)域與范圍也在逐漸提升，因此，與之相關(guān)的技術(shù)要求也在逐漸提高，潛油螺桿泵需要適應(yīng)不同的環(huán)境，保證其在每一種環(huán)境中都能夠得到應(yīng)用。潛油螺桿泵的研究重點(diǎn)可以歸為以下幾點(diǎn)。
（1）注重研發(fā)大排量、高揚(yáng)程的潛油螺桿泵。
（2）注重提升潛油螺桿泵的節(jié)能效果。
（3）減少潛油螺桿泵的泄漏，提升其環(huán)保效果。
（4）從總體上提升潛油螺桿泵的性能，增加其耐磨、耐高溫、耐腐蝕的特點(diǎn)。使用新技術(shù)對(duì)潛油螺桿泵進(jìn)行制造，對(duì)潛油螺桿泵表面使用新工藝進(jìn)行處理，增加潛油螺桿泵的使用壽命。
（5）增加潛油螺桿泵的使用范圍，使其能夠在惡劣條件下進(jìn)行使用。
（6）注重對(duì)螺桿泵型線(xiàn)進(jìn)行研究。在螺桿外擺線(xiàn)、漸開(kāi)線(xiàn)以及組合曲線(xiàn)的基礎(chǔ)上，加入新型螺桿泵型線(xiàn)，該型線(xiàn)應(yīng)具有密封性以及傳力性能。
（7）對(duì)于潛油螺桿泵相關(guān)的智能化軟件進(jìn)行研究，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)潛油螺桿泵進(jìn)行控制。
5 結(jié)語(yǔ)
潛油螺桿泵是當(dāng)代最新產(chǎn)生的采油設(shè)備，對(duì)于石油的開(kāi)采具有較大的幫助，但是其自身還存在著諸多的問(wèn)題，需要進(jìn)行研究與完善。相關(guān)部門(mén)要了解潛油螺桿泵的特點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合我國(guó)石油蘊(yùn)藏地的具體情況，設(shè)計(jì)出適合我國(guó)石油天然氣使用的潛油螺桿泵，讓潛油螺桿泵在我國(guó)能夠得到更好的應(yīng)用，具有更好的發(fā)展前景。
`1` 王世杰，李福寶，孫書(shū)會(huì)，張炳義. 潛油螺桿泵采油作業(yè)在線(xiàn)監(jiān)控技術(shù)研究`J`. 中國(guó)機(jī)械工程，2004，(14): 165-166.
`2` 張幼軍, 唐悅芳, 韓立. 潛油螺桿泵采油系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)研究`J`. 現(xiàn)代制造工程, 2011, (3): 121-122.
`3` 黃蘇融, 黃曉進(jìn), 張琪. 潛油螺桿泵永磁電機(jī)的熱性能分析`J`.電機(jī)與控制應(yīng)用, 2015, (10): 55-56.
