摘要：实现偏心测试功能的“螺杆泵偏心井口”，但是由于设计参考的标准有误，导致该“螺杆泵偏心井口”存在“偏心距不合理”等设计缺陷，结合油田实际，从技术角度阐述了其设计上的不足，并对偏心油管挂实施了优化设计，提出了具体的改进办法，为完善“螺杆泵偏心井口”的设计提供了有力的技术支持。
关键词：螺杆泵,偏心井口,偏心距
机械举升是目前高含水油田强采的主要手段之一，为了降低开发成本，螺杆泵这种举升方式的应用规模随之增大。为了满足监测井的需要，人们研发了能够实现偏心测试功能的“螺杆泵偏心井口”，但是在使用中我们发现“螺杆泵偏心井口”在设计上存在“偏心距不合理、出油孔过流面积小和悬挂油管螺纹强度偏低”的设计缺陷，该缺陷的存在给螺杆泵检测井的正常生产带来了隐患。
一、螺杆泵偏心井口
为了实现螺杆泵井的井温、静(流)压、产液剖面、找水等参数的环空测试。人们参照抽油机井偏心井口，研发了“螺杆泵偏心井口”，其结构见图1。
(1)偏心测试的工作原理。偏心油管上设计有测试通道，在测试通道上部连接组合式密封测试阀。当螺杆泵井实施环空测试时，仅需将测试仪器通过组合式密封测试阀下入油套环空中，到达目的层后实现测试。在偏心油管挂与旋转油管挂体之间置有推力球轴承，偏心油管挂(图2)既承担着管柱及液柱的轴向载荷又可以使其绕着旋转油管挂体的轴线旋转。在对油井进行测试时，若测试仪器不能顺利进入通道或测试仪器牵引电缆缠绕油管，可通过旋转偏心油管挂，配合井下油管旋转器，就可以解除测试电缆的缠绕问题，从而保证环空测试顺利进行。
(2)主要技术参数。工作压力：14.0Mpa;液压密封试验压力：14.0MPa液压强度试验压力：28.0MP;油管头测试孔公称通径：>φ60mm;轴承能承受额定负荷64吨，额定动负荷20.15吨。
(3)适用条件。螺杆泵偏心井口仅适用于悬挂2 7/8″油管(外径73mm);适用套管规范为5 1/2″(外径140mm);环空下井仪器直径≤φ28mm，单节刚性长度≤510mm。
二、螺杆泵偏心井口的设计缺陷
针对部分安装螺杆泵偏心井口的监测井，在实施找水及产液剖面测试过程中仪器在井口下入困难的实际，我们对目前油田用量较大的两个厂家的偏心井口产品进行了较为细致的研究，得到了一些认识，偶然间发现了螺杆泵偏心井口的设计缺陷，具体情况见图3和图4。
(1)设计特点。我们应用长1.0m直径为φ30mm的探棒来初步检测允许刚性仪器下入的最大长度。探测过程见图5，通过探测我们发现螺杆泵偏心井口的设计特点：偏心油管挂与加高支架直连，实现了油管挂体积的最大化;主支架采用偏心与加高的做法为测试仪器让出了工作空间(加高从380增加到660);采用倾斜大直径的特种组合式密封测试阀将测试仪器导入环空中;作业施工时仅需拆除主支架和可调中心立管。探测结果显示，景宏与力神两家公司的产品均能够满足刚性仪器下入的最大长度为550mm的要求，其探棒轴线与水平面间的夹角在11～12°之间。
(2)螺杆泵偏心井口的设计缺陷。为进一步了解螺杆泵偏心井口的设计特点，我们有意对“景宏与力神”两家公司的产品实施了拆解、测绘(重点是旋转偏心油管挂)，测绘结果显示，见图6。两家产品的主要尺寸基本相同，且同时出现了以下三点不该出现的共性。两家产品的油管偏心距均为18mm;偏心油管挂的出油孔均小于φ45mm(力神为φ40mm);油管挂主通道上、下的油管螺纹相同，均为2 7/8″TBG扣。显然，上述三个共性为明显的产品缺陷。为了验证这些缺陷是否为设计失误，我们在检索了大量螺杆泵偏心井口的相关资料与专利后，又对上述两家的技术人员进行了咨询，调查结果表明，“景宏与力神”两家公司在设计螺杆泵偏心井口时，均参照了SY/T 5812-1996 《环空测试井口装置》石油天然气行业标准，因此可以断定两家产品的油管偏心距设计就是18mm。由此可见，油田目前在用的“景宏与力神”两家公司生产的螺杆泵偏心井口确实存在着设计缺陷，并由此将会出现如下弊端。油管偏心距均为18mm将导致油管节箍与套管内壁发生干涉;偏心油管挂的出油孔小于φ45mm，存在阻流(对高产井)现象;悬挂油管采用2 7/8″TBG扣，其抗拉强度偏低。
三、螺杆泵偏心井口设计的完善建议
(1)优化设计原则。使测试用单节刚性仪器下入的最大长度提高到600mm;消除干涉与阻流现象;悬挂油管采用2 7/8″UPTBG扣，提高其抗拉强度。
(2)实现方法。将组合式密封测试阀主轴线与水平面间的夹角设计为10°;对旋转偏心油管挂实施优化设计，见图7。
(3)优化内容及对比。油管偏心距由18mm改为17mm，消除了油管节箍与套管内壁的干涉;油管挂的出油孔增加为φ50+2×φ25，从φ45对应的1590.431mm2，增加到2945.243 mm2，超过了φ60对应的2827.433mm2，消除了阻流(对高产井)现象;将测试通道直径优化为φ60mm，将其偏心距增加至62mm;悬挂油管采用2 7/8″UPTBG扣，增加其抗拉强度;将组合式密封测试阀主轴线与水平面间的夹角设计为10°。利用上述优化设计结果的三维模拟结果显示：①测试用单节刚性仪器下入的最大长度从560mm提高到634mm;②消除了干涉与阻流现象;③ 悬挂油管采用2 7/8″UPTBG扣，提高了抗拉强度。
四、结束语
从技术角度指出了其设计上的不足，我们结合油田实际，对目前在用螺杆泵偏心井口提出优化设计建议，并给出了具体的改进办法，为完善“螺杆泵偏心井口”的设计提供了有力的技术支持，该设计结果可直接应用到产品的生产中。
参考文献：
[1] 罗英俊，万仁溥.采油技术手册[M].北京：石油工业出版社，2005.
