螺杆泵井低泵效原因及对策研究 第12页
螺杆泵井低泵效原因及对策研究 第12页
——压力，MPa；
——压力 P下天然气体积；
——标准状况下天然气地下体积系数(20 ℃，1 个大气压)；
溶解油气比 可以设为压力 的一次函数，得
= （5-17）
将式（5-16）、（5-17）代入式（5-15）中可得 ：
（5-18）
化简得： （5-19）
式中： （5-20）
（5-21）
系数（常数）以埕岛油田为例，原始油气比32；饱和压力9MPa，得式（5-19）两端点数据：
（1） 大气压时，
（2） 大气压时，
将两端点数值代入式（5-19）中得:
（5-22）
在压力逐渐下降过程中， 随之增大，但由于流动压力高，气体膨胀受限，变化较小；随压力递减，气体急剧膨胀，变化幅度巨增。例如0.2MPa比0.1MPa 增大一倍（符合高压流体 PTV 公式）：
为便于分析取 2 种理想状态(气锚作用的两个极端)：①经过气锚的两相流体经分离，气体全部脱出，进入气锚后为单相(纯油流)；②气锚失去分离效果或排气阀关闭导致气液均由泵筒排除。
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。