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[摘 要]为协调能耗与产量关系，充分发挥螺杆泵潜能，结合萨南开发区介质特性及生产参数，計算并绘制进出口压差与容积效率关系曲线，同时统计并绘制进出口压差与系统效率关系曲线，确定出进出口压差的界限，计算螺杆泵井合理沉没度范围；统计螺杆泵井实际泵效、吨液耗电及系统效率与沉没度关系。对比理论计算与数理统计结果，确定合理沉没度范围。
[关键词]沉没度 泵效 进出口压差
中图分类号：TE933.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0127-01
螺杆泵井沉没度是反映其供排关系合理与否的最直接、最易操作的参数，沉没度过高，产能得不到充分发挥；沉没度过低，定子橡胶升温较快，容积效率较低，长时间运转易导致烧泵。近年来萨南开发区螺杆泵井逐年增多，但是螺杆泵井合理沉没度一直没有一套科学实用的方法来确定，仅是借鉴抽油机井沉没度标准或根据经验进行估计和判断，不能使螺杆泵在正常工作条件下获得最大产量和最高的经济效益。下面从理论计算及数据统计来确定螺杆泵井合理沉没度范围。
1.螺杆泵井生产动态分析
螺杆泵井的生产动态是由两方面决定的，一是油井的供液能力，二是螺杆泵的排液能力，下面从油层的流入动态与泵的排出动态进行分析。
1.1 油层的流入动态
油层的流入动态用IPR曲线来描述，最简单常用的是Vogel方程。
（1）
式中Q—实际排量，m3/d；Qmax—流压为零时的最大产量，m3/d；Ps—平均地层压力，MPa；Pf井底流压，MPa；
1.2 泵的排出动态
泵的排出动态用泵的排出液量Q与泵效的关系表示：
（2）
式中：Q理—论排量，m3/d；q—每转排量，ml；n—转数，r/min；—容积效率，%；
1.3 供排关系协调
螺杆泵井的生产过程是油层的供液能力和泵的排液能力相互影响和不断协调的过程。泵的排液能力与某一流压条件下的生产能力相适应，同时也决定了泵在多大的进出口压差下工作。根据泵吸入口压力与容积效率的物理关系，可以得出螺杆泵井容积效率与泵进出口压差的关系
2.螺杆泵井合理进出口压差范围的界定
结合萨南油田螺杆泵井生产数据及介质特性，例如温度、粘度、压缩系数、含水、油气比、原始地层压力、饱和压力、气体压缩因子等参数，计算并绘制了进出口压差与容积效率关系曲线及进出口压差与系统效率关系曲线。从曲线看出当进出口压差较小时，系统效率较低，对应于系统效率25%时，进出口压差为4MPa；另外，井底温度对螺杆泵橡胶影响较大，据经验和室内实测，举升高度每增加100m，每100转温度升高1℃。考虑螺杆泵运转自身生热，螺杆泵容积效率应大于40%，否则长期运转，定子橡胶升温较快，导致烧泵，并且进出口压差过大泵漏失严重，容积效率较低，对应的进出口压差为7.5MPa。由此选择进出口压差4-7.5MPa作为计算螺杆泵井合理沉没度范围的界线值。
3.螺杆泵沉没度统计结果分析
统计2015年至2016年螺杆泵8042井次正常生产数据及测试系统效率数据，研究泵效、吨液耗电和系统效率的关系并做出曲线。从统计结果可以看出，对于小排量泵，沉没度小于200m时泵效、系统效率较低，吨液耗电明显增大；沉没度在200-400m时泵效、系统效率上升到较高水平并趋于稳定，吨液耗电下降到低值；沉没度大于400m时系统效率开始下降，吨液耗电上升。对于800型中排量泵，当沉没度小于250m时泵效、系统效率较低，吨液耗电明显增大；沉没度在250-450m时泵效、系统效率上升到较高水平并趋于稳定，吨液耗电下降到低值；沉没度大于450m时系统效率开始下降。对于1200型以上大排量泵，当沉没度小于300m时泵效、系统效率较低，吨液耗电明显增大；沉没度在300-450m时泵效、系统效率上升到较高水平并趋于稳定，吨液耗电下降到低值；沉没度大于450m时系统效率开始下降。理论分析和数理统计两种方法得到的合理沉没度范围基本吻合，若考虑到产量因素，最大限度的发挥螺杆泵井潜能，螺杆泵井的沉没度范围小排量螺杆泵应控制在200-400m之间，中排量应控制在250-450m之间，大排量应控制在300-450m之间。
4.应用合理沉没度的结论适时采取措施
截止到目前，应用该研究成果，适时采取措施，共实施换大泵10口井，调大参数446井次，调小参数46井次；其中对以往依据经验未能调整的井实施调参98井次，沉没度下降132.5米，日增液12.5t，日增油1.1t，取得了较好的效果。螺杆泵井平均沉没度由466.6米下降至目前的377.5米，沉没度位于合理范围的比例由39.8%提高到58.2%，使螺杆泵井供排关系更加趋于合理，取得了较好效果。
4.1 调大参数效果分析
截止到2016年11月底共调大参数446井次，平均单井日增液13.4t，日增油1.2t，沉没度下降154.1米，调参后203口井沉没度位于合理范围内。其中对以往依据经验未能调整的井实施调参98口井，沉没度下降132.5米，日增液12.5t，日增油1.1t。例N5-20-P50井连续调参4次，泵型为GLB1200-14，转数从80转/分调到150转/分，沉没度从681.01m降到187.3m，泵效、吨液耗电变化从N5-20-P50井连续4次调参沉没度变化可以看出，泵效先降低后稳定在一较高水平；吨液耗电随沉没度降低逐渐下降，低于在合理下限后急剧上升。沉没度在合理范围内泵效较高并且稳定，吨液耗电最低。
4.2 换大泵效果分析
针对远高于合理沉没度且转数已无调整余地的10口井采取换大泵措施，措施后平均单井日增液18.5t，日增油2.3t，沉没度下降418.1米；采取换大措施后经调参后这10口井沉没度基本都位于合理范围内，其中测试系统效率7口井，平均单井系统效率提高8.65百分点。
4.3 调小参数效果分析
截止到2016年11月底共调小参数46井次，平均单井日降液8.1t，日降油0.2t，沉没度上升147.5米，调参后37口井沉没度位于合理范围内。
5.结论及认识
（1）该项目是在理论研究和大量数据统计的基础上，结合萨南开发区介质特性，根据不同泵型确定各自的合理沉没度的范围，并进行了现场实际应用，取得了较好的效果，从而证明了该研究成果的正确性及可靠性。
（2）通过理论计算及数理统计得到螺杆泵井合理沉没度的范围，改变了以往借鉴抽油机或凭经验估计判断的做法，为以后螺杆泵井换大、调参等措施提供了理论根据。
（3）通过调整和控制螺杆泵井的沉没度，不仅能使螺杆泵井的潜能得到发挥，提高经济效益，而且能使我厂螺杆泵井管理水平明显提高，具有比较广泛的应用前景和社会效益。
参考文献
[1] 姜三勇.可编程控制器原理及其应用[M].哈尔滨工业大学出版社，1998.
[2] 陈兆梅，钱昊.金属定子单螺杆泵的可行性探讨[J].油气田地面工程，2004，23（8）：64-64.
作者简介
马宝静（1977-），女，黑龙江阿城人，主要从事油田集输工作。
