螺杆泵井智能举升技术分析

引言：

我国许多油田已进入高含水开发后期，油井工况日趋复杂，对举升系统的适应性与可靠性提出了更高要求，传统螺杆泵井依赖人工经验进行调整，难以实现动态优化与故障预警，导致系统效率偏低、检泵周期短、维护成本高。随着物联网、大数据及人工智能技术的快速发展，油田数字化、智能化转型已成为行业共识。智能举升技术利用实时监测与分析井况数据，能够精准判断运行状态，自动调整工作参数，从而有效提升举升效率、降低能耗与维护成本，成为油田稳产增效的重要技术方向。

1.基于油藏供液能力的螺杆泵工作参数优化设计技术

油田作业区螺杆泵井智能举升技术是实现油气高效开采的关键环节，其中基于油藏供液能力的螺杆泵工作参数优化设计技术尤为重要，技术以提高系统效率、延长检泵周期和实现油井生产动态平衡为核心目标。借助实时监测和分析油藏供液能力的变化特征，对螺杆泵的转速、排量及沉没度等关键运行参数进行动态调整，传统方法往往依赖固定转速或经验调节，容易导致供排不协调，出现泵效低下、抽空或气体影响等问题。

技术依赖于智能传感器、边缘计算与闭环控制系统的协同工作，系统实时采集井底流压、电机电流和产出液性等参数，通过算法模型判断当前供液状况，并据此优化调整螺杆泵转速，使其排量与油藏供液能力始终保持动态匹配。例如当监测到供液不足风险时，系统可自动降低转速防止抽空，在供液充足时则提升转速以挖掘产液潜力，自适应调节不仅保障了举升过程的高效与稳定，也大幅减少了人为干预需求，体现出智能举升技术在实际生产中的显著优势。

2.采用扭矩轴向力联合传感的抽油杆柱安全预警技术

螺杆泵井智能举升技术是油田高效开发与精细化管理的核心手段，其核心目标在于实现举升系统的稳定运行、故障预警与能效优化，在传统举升系统中，抽油杆柱的失效（如脱扣、断裂）是导致非计划停井和维护成本升高的主要原因，而缺乏对井下工况的实时感知与综合分析能力进一步限制了举升效率的提升。现代智能举升技术通过集成传感装置、数据采集系统与智能分析算法，构建了对抽油杆柱力学状态的动态监测体系，其中扭矩与轴向力的联合传感技术发挥了关键作用[1]。

扭矩与轴向力联合传感技术是抽油杆柱安全预警的核心实现方式，其通过多参数协同分析有效识别潜在故障风险，技术利用高精度传感器同步监测抽油杆在运行过程中的扭矩变化与轴向载荷分布，能够综合反映井下泵况、杆柱受力状态及油液黏度等因素的相互作用。当扭矩异常升高时，可能预示杆柱遇卡或泵效降低；而轴向力的骤变则常与杆柱脱扣、断裂或泵筒磨损相关联，利用建立扭矩-轴向力的联合预警模型，系统可对异常模式进行智能识别与阈值判断，一旦监测数据偏离安全区间，即触发分级预警并提示维护措施。

3.定转子过盈配合与举升压差匹配控制技术

定转子过盈配合是螺杆泵井高效举升的核心技术，其设计直接关系到泵的容积效率、运行寿命及系统能耗，过盈量需根据井下介质性质及工况条件进行精确匹配：过大的过盈量会导致转子与定子间摩擦阻力增大，不仅增加启动扭矩和运行能耗，还可能引起定子橡胶过早老化或损坏。过小的过盈量则会造成泵内泄漏加剧，降低举升效率，甚至无法建立足够的压头以满足举升需求，在智能举升系统中，过盈配合的优化需结合实时监测数据，利用动态调整确保泵效与耐久性的平衡。

举升压差控制与过盈配合的协同匹配是智能举升技术的另一重要环节，举升压差即泵入口与出口的压力差，其大小直接影响井液流动状态和泵的负载特性，若举升压差过大，会导致转子轴向力增加、定子变形加剧，加速过盈配合面的磨损。压差不足则可能使泵无法有效举升井液，甚至引发气锁或液击现象，智能系统通过集成压力传感器与自适应控制算法，实时分析井下压差变化，并联动调整泵速或过盈参数，使举升压差始终处于最优范围。

4.针对稠油开采的螺杆泵腔体结构抗磨损优化技术

螺杆泵腔体结构面临严重的磨损问题，这主要源于原油的高粘度和高含砂特性，稠油流动性差导致泵腔内摩擦阻力显著增大，同时砂粒等硬质杂质会加剧定子橡胶衬套和转子金属表面的磨损，从而降低举升效率和使用寿命，为应对这一挑战，抗磨损优化技术聚焦于材料创新与结构设计的双重改进。在材料方面，采用氢化丁腈橡胶等高性能复合材料制作定子衬套，显著提升了耐磨性和耐温性，使其能够更好地适应稠油开采的高温高剪切环境，转子表面则通过特殊涂层工艺处理，增强其表面硬度与耐腐蚀性能。

螺杆泵腔体抗磨损优化技术的应用，为油田稠油开采带来了显著的实用效益，利用材料与结构的综合优化，泵腔的耐磨寿命得到明显延长，减少了频繁检泵和更换部件的作业次数，从而显著降低了维护成本和停产时间。在稠油高含砂工况下，优化后的腔体结构能够更好地维持密封性能，避免漏失和效率下降，使举升系统运行更加稳定可靠[2]。借助传感器实时监测磨损状态，实现预测性维护，进一步提升运行效率，技术不仅增强了螺杆泵在恶劣开采条件下的适应能力，还推动了油田开采向智能化、高效化方向发展，为可持续能源开发提供了重要的技术支撑。

5.基于液面恢复曲线的沉没度实时调控技术

基于液面恢复曲线的沉没度实时调控技术是螺杆泵井智能举升系统的关键组成部分，其核心在于通过实时监测和分析液面恢复动态，实现对沉没度的精准控制与优化。技术依托高精度传感器连续采集井筒内液面高度变化数据，结合油井流入动态关系和泵效特性，建立液面恢复速率与地层供液能力的关联模型。利用动态计算合理沉没度区间，系统能够自动调整螺杆泵的转速或工作制度，从而避免抽汲过度或供液不足的问题，不仅显著提升了举升效率，还有效减少了无效举升时间和能源浪费，为油田的精细化管理提供了数据支撑和决策依据。

技术的应用极大提升了油田生产管理的智能化水平，具有较强的适应性和实时性，利用实时调控沉没度，系统能够有效应对地层供液能力的变化，延缓泵效下降，防止气体进泵和泵干磨现象，从而延长检泵周期和设备使用寿命。技术降低了人工干预频次和劳动强度，提高了生产安全性和稳定性，为油田节能降耗和提质增效提供了技术保障。

结语：

智能举升技术在螺杆泵井中的应用代表了油田生产向精细化、智能化迈进的重要趋势，技术不仅显著提升了举升系统的运行效率与可靠性，也为油田作业区降本增效和可持续发展提供了有力支撑。随着算法模型的持续优化与边缘计算等技术的深度融合，智能举升系统将展现出更强大的自适应能力与更广阔的应用前景，为推动油气田开发智能化转型发挥关键作用。

参考文献：

[1]贾树楷. “互联网 +^, ”螺杆泵智能直驱装置系统节能增效 [J]. 石油石化节能与计量, 2024, 14 (06): 20-23.

[2]谢建勇,程辉,褚艳杰,等. 电潜螺杆泵过程控制故障模型与智能诊断方法 [J]. 石油机械, 2023, 51 (01): 116-121.