图5-4 120DT×54 螺杆泵理论排量曲线
1)第一种理想状态
根据 为压力 的一次函数的特点,可由以上算法得出气体对泵效的影响: 进入气锚的单相(纯油流)估算压力为5MPa,则饱和压力5MPa;原始油气比17;根据以上算法得
(5-23)
若气锚至泵之间压降为1.5MPa(300m),因螺杆泵是容积式(螺杆泵理论排量曲线见图5-4),则泵效降低 %。
由于以上算法为理想状态,气锚分离效果不会达到100%,故泵效下降幅度较此值偏大。
2)第二种理想状态
若进入气锚的气液流压力为5MPa,气锚至泵之间压降为1.5MPa(300m),泵效仅为45%
3)结论分析
1.实际生产过程中,对于以上情况的螺杆泵泵效必然介于45%~85%之间。
2.气锚与泵之间距离愈短,则压降越小,进入气锚的油流溶解气分离愈少,泵效越高。
(2)气锚分离原理
气锚原理分析图见图5-5
垂直上升阶段:气泡上升速度由上浮速度及液流速度决定。
进入气锚与套管环空阶段:气泡其速度、方向由气泡上浮速度、液流速度水平、垂直分量所决定。
进入气锚以后阶段:其速度方向由上浮速度、液流旋流速度水平、垂直分量所决定。
图5-5 气锚原理分析图
5.3.1.2 资料论证
对于螺杆泵泵效影响的因素较多,气体、含水、含砂、生产油气比、气锚与泵之间距离以及泵运转时间等。为便于分析,消除泵漏影响因素对螺杆泵泵效影响,现仅分析1999 年新投产螺杆泵。
(1)CB4A井组。此井组4 口螺杆泵气锚与泵之间距离均为300m左右,差别较小,由于投产时间较晚,地层供液能力强,泵效高且差别不大,其中 -1 井泵效97.2%。分析原因:初步认为与含水高、生产油气比低有关。
(2)CB6B井组。此井组4口螺杆泵中-4井生产油气比高达115,套管有自喷能力,故不算入。-7井气锚与泵之间距离最高538.99m。泵效最低不足30%,分析: 初步认为该井组泵效普遍偏低与气锚与泵之间距离较长有关。
(3)CB1A井组。此井组4口螺杆泵中-2井生产油气比虽高达47,但由于气锚与泵之间距离仅为31.16m导致该井泵效为此井组最高,泵效最低的-6井(泵效17.9%),气锚与泵之间距离519.53m。
(4)CB1B井组。此井组4 口螺杆泵气锚与泵之间距离均为300m左右,差别较小,除-2井泵效80.6%外,其余三口井的泵效均不足60%。分析原因初步认为,-2泵效较高与高含水(42.8%)有关,其余3口井泵效低与气锚与泵之间距离较长有较大关系。
5.3.2 对策研究
常规管柱分析及改进。螺杆泵管柱设计中,加深气锚位置,作用往往是为了增加作业期间压井循环深度,便于起原井。在现场施工过程中发现螺杆泵故障基本上为杆断、杆脱,转子遗落在定子中,并靠线性密封各空间,导致正压井不通,(在少量井中出现正压井泵压不起的情况实为定子橡胶损坏,破坏其定子、转子之间的过盈配合所致),现场只得采用反挤压井措施,原设计目的由于条件的制约无法实施,反而加大了对提高泵效、延长油井免修期的障碍,从而对油井管理带来了较大的难度。因此,气锚应安装尽可能靠近泵筒的位置。气泡直径愈大,由于油气比重差引起的上浮速度越大,分离效果越好,气锚安装位置应尽可能减小与泵筒距离,借助气泡浮力以提高气锚分离效果。