摘要：實(shí)現(xiàn)偏心測試功能的“螺桿泵偏心井口”，但是由于設(shè)計參考的標(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)計缺陷，結(jié)合油田實(shí)際，從技術(shù)角度闡述了其設(shè)計上的不足，并對偏心油管掛實(shí)施了優(yōu)化設(shè)計，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。為了滿足監(jiān)測井的需要，人們研發(fā)了能夠?qū)崿F(xiàn)偏心測試功能的“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)計上存在“偏心距不合理、出油孔過流面積小和懸掛油管螺紋強(qiáng)度偏低”的設(shè)計缺陷，該缺陷的存在給螺桿泵檢測井的正常生產(chǎn)帶來了隱患。

　　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)見圖1。

 

　　(1)偏心測試的工作原理。偏心油管上設(shè)計有測試通道，在測試通道上部連接組合式密封測試閥。當(dāng)螺桿泵井實(shí)施環(huán)空測試時，僅需將測試儀器通過組合式密封測試閥下入油套環(huán)空中，到達(dá)目的層后實(shí)現(xiàn)測試。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)。在對油井進(jìn)行測試時，若測試儀器不能順利進(jìn)入通道或測試儀器牽引電纜纏繞油管，可通過旋轉(zhuǎn)偏心油管掛，配合井下油管旋轉(zhuǎn)器，就可以解除測試電纜的纏繞問題，從而保證環(huán)空測試順利進(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;油管頭測試孔公稱通徑：>φ60mm;軸承能承受額定負(fù)荷64噸，額定動負(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)剛性長度≤510mm。

　　二、螺桿泵偏心井口的設(shè)計缺陷

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

 

　　(1)設(shè)計特點(diǎn)。我們應(yīng)用長1.0m直徑為φ30mm的探棒來初步檢測允許剛性儀器下入的最大長度。探測過程見圖5，通過探測我們發(fā)現(xiàn)螺桿泵偏心井口的設(shè)計特點(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試閥將測試儀器導(dǎo)入環(huán)空中;作業(yè)施工時僅需拆除主支架和可調(diào)中心立管。探測結(jié)果顯示，景宏與力神兩家公司的產(chǎn)品均能夠滿足剛性儀器下入的最大長度為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)計缺陷。為進(jìn)一步了解螺桿泵偏心井口的設(shè)計特點(diǎn)，我們有意對“景宏與力神”兩家公司的產(chǎn)品實(shí)施了拆解、測繪(重點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)偏心油管掛)，測繪結(jié)果顯示，見圖6。兩家產(chǎn)品的主要尺寸基本相同，且同時出現(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)計失誤，我們在檢索了大量螺桿泵偏心井口的相關(guān)資料與專利后，又對上述兩家的技術(shù)人員進(jìn)行了咨詢，調(diào)查結(jié)果表明，“景宏與力神”兩家公司在設(shè)計螺桿泵偏心井口時，均參照了SY/T 5812-1996 《環(huán)空測試井口裝置》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)計就是18mm。由此可見，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)計缺陷，并由此將會出現(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)計的完善建議

　　(1)優(yōu)化設(shè)計原則。使測試用單節(jié)剛性儀器下入的最大長度提高到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。將組合式密封測試閥主軸線與水平面間的夾角設(shè)計為10°;對旋轉(zhuǎn)偏心油管掛實(shí)施優(yōu)化設(shè)計，見圖7。

　　(3)優(yōu)化內(nèi)容及對比。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對應(yīng)的1590.431mm2，增加到2945.243 mm2，超過了φ60對應(yīng)的2827.433mm2，消除了阻流(對高產(chǎn)井)現(xiàn)象;將測試通道直徑優(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;將組合式密封測試閥主軸線與水平面間的夾角設(shè)計為10°。利用上述優(yōu)化設(shè)計結(jié)果的三維模擬結(jié)果顯示：①測試用單節(jié)剛性儀器下入的最大長度從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

　　從技術(shù)角度指出了其設(shè)計上的不足，我們結(jié)合油田實(shí)際，對目前在用螺桿泵偏心井口提出優(yōu)化設(shè)計建議，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)計提供了有力的技術(shù)支持，該設(shè)計結(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，萬仁溥.采油技術(shù)手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2005.