偏心测试螺杆泵采油系统

螺杆泵井偏心测试工艺
摘要：螺杆泵井偏心测试工艺是在常规螺杆泵采油工艺基础之上，进行改进和特殊工艺设计，为螺杆泵井的环空测试提供通道，实现螺杆泵井井下环空测试的工艺技术。

该工艺可以保证在螺杆泵井正常生产情况下，进行动态环空测试。

凭借该工艺，能够实现井下压力、温度、密度、产液剖面的测试，解决了螺杆泵井存在已久的测试困难的问题，进一步完善了螺杆泵采油技术。

本文从系统组成及工艺原理上对螺杆泵井偏心测试工艺加以简要介绍。

关键词：螺杆泵井 系统组成 偏心测试 工艺原理
0. 前言
螺杆泵作为一种新型的举升设备，具有无阀、运动件少、流道简单、过流面积大、油流扰动小等特点，由于其独特的结构原理和水力特性，较适合抽汲砂、蜡、气含量较高的粘稠介质。

在举升条件相同的情况下，与抽油机和电泵相比，一次性投资少、能耗低、适应性强，具有明显的优势。

大庆油田自1986年引进螺杆泵以来，经过消化吸收和自主开发，先后攻克了螺杆泵定转子抱死、定子橡胶脱胶、螺杆泵井热洗清蜡、驱动装置漏油、杆柱断脱和等技术难题。

地面驱动杆式螺杆泵采油技术已基本成熟配套，成为继游梁式抽油机和潜油离心泵之后的主力人工举升方式，而且在聚合物驱、三元复合驱和稠油油井上表现出良好的适应性。

其低投资、低能耗、对介质适应性强等优势在油田高成熟期挖潜增效的作用日益凸显。

特别是近年来，螺杆泵井偏心测试工艺技术的研发，解决了存在已久的螺杆泵井测试难的问题，实现了螺杆泵井井温、流压、产油、含水等参数的测试，使螺杆泵采油技术更加趋于完善。

1. 螺杆泵井偏心测试工艺的特点
实现偏心测试工艺的螺杆泵采油系统（图1.1）
与常规螺杆泵采油系统总体基本相同，包括地面设
备和井下设备两大部分。

地面部分包括地面驱动装
置和控制柜；井下部分包括螺杆泵、油管、抽油杆、
油管扶持工具以及油管锚定工具等配套工具。

不同
之处在于，其地面驱动装置加装旁通引管，并增加
设计高度，为偏心测试留出足够空间；配套的井口
连接器设计为偏心可旋转形式；油管扶持工具设计
为扶偏器，使油管在套管中偏向一侧，与常规螺杆
泵采油系统的扶正器作用刚好相反；增加油管旋转
器器的设计使用。

1.1. 偏心地面驱动装置
偏心地面驱动装置（图1.2）的测试旁通引管（虚
线框起部分）是为实现螺杆泵井井下偏心测试而设
计的专用设备，目的在于导引测试设备顺利进入并
通过偏心旋转井口的偏心通道，继而进入油、套环
空测试通道。

其下端与偏心旋转井口连接连接器
连接，上端则与测试防喷管连接。

其一侧的密封
阀门起到测试前后的井口密封作用。

与常规地面驱动装置（图1.3
）相比，偏心地面驱动装图1.1 实现偏心测试工艺螺杆泵采油系统
置的减速箱支架设计高度增加，为偏心测试留出足够空间及角度。

1.2.偏心可旋转井口连接器
偏心可旋转井口连接器（图1.4）内部的旁引通道可导引测试设备进入油、套环空实现井下测试；内部的偏心生产通道与油管管柱实现螺纹连接，起到油管挂的作用。

其上法兰体连同连接的油管柱可实现相对于下固定下法兰体的旋转，以保证测试仪器顺利进入测试通道。

图1.4 偏心可旋转井口连接器
1.3.油管扶偏器
油管扶偏器（图1.5）连接在螺杆泵的下端，油管锚的上部。

其作用是使油管柱偏向一侧，从而扩大另一侧油套过流面积，形成测试通道，保证测试仪器的自由起下，又能实现泵在运行过程中的扶持减震。

测试过程中，测试仪器通过环空测试通道到达扶偏器，通过扶偏器上的引斜被顺利导入其下部管柱内，到达目标层位，从而实现油井生产参数的测试。

1－上部油管短接；2－驱动装置法兰；3－油管挂；4－顶丝；5－轴承；6－密封胶圈；7－井口主体；8－下部油管短接；9－钢圈；10－大四通；11－螺栓；12－螺母；13－丝堵；14－测试阀；15－活接头；16
－螺栓；17－螺母；18－螺栓；19－密封胶圈
图1.2偏心地面驱动装置图1.3常规地面驱动装置
图1.5油管扶偏器
1.4.油管旋转器
油管旋转器（图1.6）安装在泵上第一根油管的上端，通过旋转地面偏心可旋转井口连接器带动油管旋转器以上的油管管柱旋转。

在对油井进行测试时，若测试不能顺利进入测试通道或测试仪器牵引绳缠绕油管，可通过旋转油管柱来保证测试顺利进行。

转动旋转器上部油管管柱时，旋转器上接头与管柱同时旋转，内套与上接头之间镶有一圈的钢球，钢球随着上接头转动，内套通过下接头与下部管柱相连。

从而实现了旋转器上接头以上油管和偏心井口同时旋转的目的。

图1.6油管旋转器
2.螺杆泵井偏心测试工艺原理
螺杆泵井偏心测试工艺是在常规螺杆泵采油工艺基础之上，进行改进和特殊工艺设计，为螺杆泵井的环空测试提供通道，实现螺杆泵井井下环空测试的工艺技术。

该工艺可以保证在螺杆泵井正常生产情况下，进行动态环空测试。

测试仪器由地面驱动装置的旁通引管进入，通过螺杆泵井偏心井口，进入油套环空，在到达定子下部的油管扶偏器时，通过扶偏器上的引斜被顺利导入其下部油管柱内，进入目标油层实现测试。

凭借该工艺技术，能够实现井下压力、温度、密度、产液剖面的测试。

3.工艺对套管及螺杆泵尺寸的技术要求
由于测试仪器的直径限制，并考虑井筒内液体对测试仪器的行进阻力等影响因素，要保证测试仪器顺利通过环空测试通道，工艺对油井套管内径及相应的螺杆泵外径有着一定的匹配要求，具体要求如表2.1所示。

表2.1不同套管对螺杆泵最大外径的要求尺寸
4.工艺对测试仪器的要求
从图1.2可以看到，测试仪器的直径及单级长度会受到井口的进入角度制约。

因此工艺对测试仪器的单级直径及长度都有一定要求，具体如下：
●测试仪器单级直径：≤Φ25mm；
●测试仪器单级长度：≤ 800mm；
●加重杆单级直径：≤ Φ 25mm；
●加重杆单级长度：≤ 800mm；
5.螺杆泵井偏心测试基本操作
●在测试防喷管及万向节和驱动头的旁通引管连接之前，先将其放空阀打开放空；将
旁通引管的丝堵卸下后，再将防喷管及万向节与其相连。

●关闭放空阀，打开旁通管的防喷闸门后下入测试设备。

●测试设备中间遇阻时，上提测试仪器后再下入仪器。

如果不能解决问题，可能发生
了测试电缆缠绕油管柱现象，可旋转偏心旋转井口，解开缠绕。

注：旋转旋转井口之前，须松开旋转井口的全部顶丝，并取出减速箱下法兰与旋转井口上法兰之间的限位销。

●测试结束起出仪器时，要先关闭旁通引管的防喷闸门，再打开其放空阀，缷下防喷
管及万向节。

●安装并旋紧丝堵，关闭旁通引管放空阀，完成测试。

6.现场应用情况
截止目前，偏心测试螺杆泵采油系统已在国外苏丹油田应用10口井，哈萨克斯坦油田应用12口井；国内以大庆油田采油一厂为例，现场试验32口井，累计流压和产液剖面测试40井次，成功35井次，成功率８７.５％；其中流压测试现场测试20井次，全部成功，成功率１００％，产液剖面测试20井次，成功15井次，成功率７５％。

通过对测试失败井次测试进程分析，并采取一定措施加以验证，结果表明，导致测试的原因主要有两个方面：
一是套管壁沉积死油，导致测试仪器遇阻不能通过。

具体表现为测试仪器在顺利行进中突然遇阻，反复起下均不能通过遇阻点。

在对油井进行充分热洗后，问题得以解决，仪器顺利到达目的层。

该情况共发生5井次，遇阻点在距离地面100-300ｍ处；
二是部分井的井底压力较高，对测试仪器造成较大的行进阻力。

具体表现为仪器行进一段距离后，速度放缓并逐渐停止，不能到达目的层。

该情况基本发生在产能比较高，而且动液面比较高的油井。

该情况共发生3井次，遇阻基本在距离目的层较近的位置。

7.结束语
从现场应用情况看，螺杆泵井偏心测试工艺成熟可行，能够满足现场螺杆泵井正常生产情况下的偏心测试需要，达到了较高的测试成功率。

偏心测试螺杆泵采油系统自研发以来，在应用过程中不断得到完善，技术日渐成熟，取得了良好的应用效果，目前正得到越来越广泛应用。