潜油螺杆泵采油作业监控技术

　　在前一阶段的生产试运行中，潜油螺杆泵采油系统由于缺乏过程监控而暴露出来的问题可以归纳为如下三大类。
　　
　　第一类是启动时电机过载与正常运行时电机功率过大的矛盾。为了承受螺杆泵吸入端与输出端的巨大压差，保证一定的容积效率，新出厂的螺杆泵定子橡胶衬套与金属转子之间必须留有0.4ｍｍ左右的过盈量，加之在运转前定子和转子接触面之间的润滑缺陷，两者接触面之间处于半干摩擦状态，启动时摩擦阻力矩很大，相应电机负荷也较大。

　　
　　这时，为了保护电机，防止因瞬间电流过大而烧毁，所选电机功率必须超出正常运转时所需功率的1.3～2倍。多出的这部分能耗在采油系统正常运转时，尤其是系统生命周期的后半段，由于转子与定子之间的摩擦阻抗力大幅度下降，就转化成了无用功，造成能源浪费。
　　
　　第二类是井下液面缺乏严格监控，经常呈现原油供采不平衡状态，最后导致 “烧泵”现象发生。地层单位时间内向油井内渗透的原油量称为油井的产量 （Ｑ产），而单位时间内采油系统举升到地面的原油量称为采油机组的排量 （Ｑ排）。当Ｑ排＞Ｑ产时，终将导致油井抽干。螺杆泵转子和定子之间由于缺少原油作为 “润滑剂”而干磨，其后果就是橡胶过热而逐渐脱落，短时间内致使螺杆泵 “击穿”，失去其功能而报废。
　　
　　对油井产量的估计，过去采用理论计算法和物理测量法 （环空测量），前者由于完井数据不精确或者由于描述井况的物理量动态变化而致使计算结果与实际产量间存在误差；后者由于测量成本高或地域原因而缺乏实时性，每测量一次往往间隔一周或月余。另外，遇到深井、斜井、水平井或其他井下障碍物时，测量的数据也会失真。
　　
　　上面提到的两类问题出现后，会使采油系统迅速报废，这已严重阻碍了潜油螺杆泵采油技术在我国的应用进程。１９９８年１０月，辽河油田钻采工艺研究院重型机械研究所在地面做直接启动实验时烧毁电机，一次实验投资损失150余万元；次年６月在辽河油田莲花采油厂投入运行的一套机组仅仅１６天就因为井液供应不足并缺乏监控而烧泵，一次损失４０余万元，这些问题都严重挫伤了企业的科技攻关积极性和信心。下一阶段要想大面积推广这项技术，这类问题必须解决。
　　
　　第三类问题属于改进问题，即系统生命周期的最优化设计。决定螺杆泵经济使用寿命的因素有油井的工况参数，包括泵两端的压差、原油黏度、含砂量、井下原油温度、油气比等；有螺杆泵自身物理和几何参数，包括泵的转子和定子材料、定子过盈量、泵的级数等；最后还受制于螺杆泵的机械效率和容积效率。这些参数融合到一起，就反映到螺杆泵转子的转速上，能够建立一个融合多参数于一体的最优转速匹配模型，并适时、适量地调整转速，将获得螺杆泵的最佳经济使用寿命。