摘要：實(shí)現(xiàn)偏心測(cè)試功能的“螺桿泵偏心井口”，但是由于設(shè)計(jì)參考的標(biāo)準(zhǔn)有誤，導(dǎo)致該“螺桿泵偏心井口”存在“偏心距不合理”等設(shè)計(jì)缺陷，結(jié)合油田實(shí)際，從技術(shù)角度闡述了其設(shè)計(jì)上的不足，并對(duì)偏心油管掛實(shí)施了優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出了具體的改進(jìn)辦法，為完善“螺桿泵偏心井口”的設(shè)計(jì)提供了有力的技術(shù)支持。

　　關(guān)鍵詞：螺桿泵,偏心井口,偏心距

　　機(jī)械舉升是目前高含水油田強(qiáng)采的主要手段之一，為了降低開(kāi)發(fā)成本，螺桿泵這種舉升方式的應(yīng)用規(guī)模隨之增大。為了滿(mǎn)足監(jiān)測(cè)井的需要，人們研發(fā)了能夠?qū)崿F(xiàn)偏心測(cè)試功能的“螺桿泵偏心井口”，但是在使用中我們發(fā)現(xiàn)“螺桿泵偏心井口”在設(shè)計(jì)上存在“偏心距不合理、出油孔過(guò)流面積小和懸掛油管螺紋強(qiáng)度偏低”的設(shè)計(jì)缺陷，該缺陷的存在給螺桿泵檢測(cè)井的正常生產(chǎn)帶來(lái)了隱患。

　　一、螺桿泵偏心井口

　　為了實(shí)現(xiàn)螺桿泵井的井溫、靜(流)壓、產(chǎn)液剖面、找水等參數(shù)的環(huán)空測(cè)試。人們參照抽油機(jī)井偏心井口，研發(fā)了“螺桿泵偏心井口”，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

 

　　(1)偏心測(cè)試的工作原理。偏心油管上設(shè)計(jì)有測(cè)試通道，在測(cè)試通道上部連接組合式密封測(cè)試閥。當(dāng)螺桿泵井實(shí)施環(huán)空測(cè)試時(shí)，僅需將測(cè)試儀器通過(guò)組合式密封測(cè)試閥下入油套環(huán)空中，到達(dá)目的層后實(shí)現(xiàn)測(cè)試。在偏心油管掛與旋轉(zhuǎn)油管掛體之間置有推力球軸承，偏心油管掛(圖2)既承擔(dān)著管柱及液柱的軸向載荷又可以使其繞著旋轉(zhuǎn)油管掛體的軸線旋轉(zhuǎn)。在對(duì)油井進(jìn)行測(cè)試時(shí)，若測(cè)試儀器不能順利進(jìn)入通道或測(cè)試儀器牽引電纜纏繞油管，可通過(guò)旋轉(zhuǎn)偏心油管掛，配合井下油管旋轉(zhuǎn)器，就可以解除測(cè)試電纜的纏繞問(wèn)題，從而保證環(huán)空測(cè)試順利進(jìn)行。

　　(2)主要技術(shù)參數(shù)。工作壓力：14.0Mpa;液壓密封試驗(yàn)壓力：14.0MPa液壓強(qiáng)度試驗(yàn)壓力：28.0MP;油管頭測(cè)試孔公稱(chēng)通徑：>φ60mm;軸承能承受額定負(fù)荷64噸，額定動(dòng)負(fù)荷20.15噸。

　　(3)適用條件。螺桿泵偏心井口僅適用于懸掛2 7/8″油管(外徑73mm);適用套管規(guī)范為5 1/2″(外徑140mm);環(huán)空下井儀器直徑≤φ28mm，單節(jié)剛性長(zhǎng)度≤510mm。

　　二、螺桿泵偏心井口的設(shè)計(jì)缺陷

　　針對(duì)部分安裝螺桿泵偏心井口的監(jiān)測(cè)井，在實(shí)施找水及產(chǎn)液剖面測(cè)試過(guò)程中儀器在井口下入困難的實(shí)際，我們對(duì)目前油田用量較大的兩個(gè)廠家的偏心井口產(chǎn)品進(jìn)行了較為細(xì)致的研究，得到了一些認(rèn)識(shí)，偶然間發(fā)現(xiàn)了螺桿泵偏心井口的設(shè)計(jì)缺陷，具體情況見(jiàn)圖3和圖4。

 

　　(1)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。我們應(yīng)用長(zhǎng)1.0m直徑為φ30mm的探棒來(lái)初步檢測(cè)允許剛性?xún)x器下入的最大長(zhǎng)度。探測(cè)過(guò)程見(jiàn)圖5，通過(guò)探測(cè)我們發(fā)現(xiàn)螺桿泵偏心井口的設(shè)計(jì)特點(diǎn)：偏心油管掛與加高支架直連，實(shí)現(xiàn)了油管掛體積的最大化;主支架采用偏心與加高的做法為測(cè)試儀器讓出了工作空間(加高從380增加到660);采用傾斜大直徑的特種組合式密封測(cè)試閥將測(cè)試儀器導(dǎo)入環(huán)空中;作業(yè)施工時(shí)僅需拆除主支架和可調(diào)中心立管。探測(cè)結(jié)果顯示，景宏與力神兩家公司的產(chǎn)品均能夠滿(mǎn)足剛性?xún)x器下入的最大長(zhǎng)度為550mm的要求，其探棒軸線與水平面間的夾角在11～12°之間。

 

　　(2)螺桿泵偏心井口的設(shè)計(jì)缺陷。為進(jìn)一步了解螺桿泵偏心井口的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，我們有意對(duì)“景宏與力神”兩家公司的產(chǎn)品實(shí)施了拆解、測(cè)繪(重點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)偏心油管掛)，測(cè)繪結(jié)果顯示，見(jiàn)圖6。兩家產(chǎn)品的主要尺寸基本相同，且同時(shí)出現(xiàn)了以下三點(diǎn)不該出現(xiàn)的共性。兩家產(chǎn)品的油管偏心距均為18mm;偏心油管掛的出油孔均小于φ45mm(力神為φ40mm);油管掛主通道上、下的油管螺紋相同，均為2 7/8″TBG扣。顯然，上述三個(gè)共性為明顯的產(chǎn)品缺陷。為了驗(yàn)證這些缺陷是否為設(shè)計(jì)失誤，我們?cè)跈z索了大量螺桿泵偏心井口的相關(guān)資料與專(zhuān)利后，又對(duì)上述兩家的技術(shù)人員進(jìn)行了咨詢(xún)，調(diào)查結(jié)果表明，“景宏與力神”兩家公司在設(shè)計(jì)螺桿泵偏心井口時(shí)，均參照了SY/T 5812-1996 《環(huán)空測(cè)試井口裝置》石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此可以斷定兩家產(chǎn)品的油管偏心距設(shè)計(jì)就是18mm。由此可見(jiàn)，油田目前在用的“景宏與力神”兩家公司生產(chǎn)的螺桿泵偏心井口確實(shí)存在著設(shè)計(jì)缺陷，并由此將會(huì)出現(xiàn)如下弊端。油管偏心距均為18mm將導(dǎo)致油管節(jié)箍與套管內(nèi)壁發(fā)生干涉;偏心油管掛的出油孔小于φ45mm，存在阻流(對(duì)高產(chǎn)井)現(xiàn)象;懸掛油管采用2 7/8″TBG扣，其抗拉強(qiáng)度偏低。

　　三、螺桿泵偏心井口設(shè)計(jì)的完善建議

　　(1)優(yōu)化設(shè)計(jì)原則。使測(cè)試用單節(jié)剛性?xún)x器下入的最大長(zhǎng)度提高到600mm;消除干涉與阻流現(xiàn)象;懸掛油管采用2 7/8″UPTBG扣，提高其抗拉強(qiáng)度。

　　(2)實(shí)現(xiàn)方法。將組合式密封測(cè)試閥主軸線與水平面間的夾角設(shè)計(jì)為10°;對(duì)旋轉(zhuǎn)偏心油管掛實(shí)施優(yōu)化設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖7。

　　(3)優(yōu)化內(nèi)容及對(duì)比。油管偏心距由18mm改為17mm，消除了油管節(jié)箍與套管內(nèi)壁的干涉;油管掛的出油孔增加為φ50+2×φ25，從φ45對(duì)應(yīng)的1590.431mm2，增加到2945.243 mm2，超過(guò)了φ60對(duì)應(yīng)的2827.433mm2，消除了阻流(對(duì)高產(chǎn)井)現(xiàn)象;將測(cè)試通道直徑優(yōu)化為φ60mm，將其偏心距增加至62mm;懸掛油管采用2 7/8″UPTBG扣，增加其抗拉強(qiáng)度;將組合式密封測(cè)試閥主軸線與水平面間的夾角設(shè)計(jì)為10°。利用上述優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果的三維模擬結(jié)果顯示：①測(cè)試用單節(jié)剛性?xún)x器下入的最大長(zhǎng)度從560mm提高到634mm;②消除了干涉與阻流現(xiàn)象;③ 懸掛油管采用2 7/8″UPTBG扣，提高了抗拉強(qiáng)度。

　　四、結(jié)束語(yǔ)

　　從技術(shù)角度指出了其設(shè)計(jì)上的不足，我們結(jié)合油田實(shí)際，對(duì)目前在用螺桿泵偏心井口提出優(yōu)化設(shè)計(jì)建議，并給出了具體的改進(jìn)辦法，為完善“螺桿泵偏心井口”的設(shè)計(jì)提供了有力的技術(shù)支持，該設(shè)計(jì)結(jié)果可直接應(yīng)用到產(chǎn)品的生產(chǎn)中。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] 羅英俊，萬(wàn)仁溥.采油技術(shù)手冊(cè)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005.