近年来，螺杆泵以其占地面积小、低噪音和节能等优点成为世界各大油田首选的举升设备，是一种既经济又减少环保投入，实现油田经济开发的良好采油方法。大庆油田已处于高含水开发后期，杆管偏磨、杆断、检泵周期逐渐缩短、油井出砂、结蜡、结垢等问题相继出现，并一直困扰着每位石油工作者。本文介绍的新型螺杆泵及配套设备对解决上述问题无疑提供了新思路、新方法和新选择，具有重要的参考价值。
新型螺杆泵
    1.开采稠油的螺杆泵
过去，传统螺杆泵由于自身结构设计而受到限制。在处理高粘和含砂采液时，泵口和泵筒内的压力损失影响了泵第一个腔室的充满程度，从而降低了泵效，导致了泵的使用寿命缩短。为此，美国Weatherford公司研制出新一代开采稠油的螺杆泵。新型泵由于入口面积增大，摩擦速度降低，从而加快了采液的流动速度。其独特的设计使泵腔横向通过面积扩大，转子的螺距角更趋于科学合理，螺距长度缩短，因此产生了较高的容积效率。该泵由于增加泵腔的充满程度，改善了稠油、砂粒和黄铁矿或岩屑大颗粒的移动状况，更有助于处理稠油，特别是处理含砂的稠油。
在每分钟100转时常规7型螺杆泵采液量为7 m3/d，新款8型为8 m3/d。图1给出的是2款螺杆泵的对比。加拿大使用新型泵开采含砂冷凝稠油年电机负荷降低35%～85%。
    2.耐高温螺杆泵
耐高温螺杆泵是美国R&M能源公司最近推出的又一款Moyno型井下泵，其新型技术拓展了井下螺杆泵的应用范围。新泵配装一个橡胶定子，可保证定子管耐受更高的温度和化学阻力（图2）。虽然在橡胶和管之间无粘合剂，但定子橡胶可将管牢牢吸住。HTD350 型螺杆泵井下额定最高温度为177℃（350°F）。该泵适合于开采蒸汽注入井，且无需起出定子。新泵适合的采液范围：在举升1829m(6000 ft)、100 rev/min时日产液13吨(95桶)、举升1646m(5400 ft)、100 rev/min时日采液39吨(275桶)和举升1219m(4000 ft)、100rev/min 时日产液70吨(500 桶)。新泵所用的橡胶耐高温，可有效开采含有芳香烃采液的井。
     3.高温螺杆泵管
Moyno HTD为新型高温螺杆泵配套产品之一。HTD300 和 HTD650型产品分别是温度为149℃（300℉）和 343℃(650℉)的运行条件下而设计的。橡胶被装在管内机械式移动，无需粘合剂，如图3。新型Moyno HTD300型管已不受粘合剂温度限制，应用的是一种新的、化学阻力、伸长和机械性能都得到改善的合成橡胶。该管在实施增产措施，即蒸汽注入时无需起出。
Moyno管应用了金属定子，使泵可在343℃(650℉)的高温下运行。Moyno HTD650型泵的设计无橡胶，为更好地运行采用了闭合控制式定转子空隙。该泵更适用于 SAGD和循环蒸汽注入井。
    4.全金属螺杆泵
全金属螺杆泵（图4）定子可制成几部分，然后组合成一体，安装在金属套管中。与橡胶螺杆泵最大的区别是，全金属螺杆泵的定转子间无任何干涉配合。其密封性能完全达到了定转子间紧密转动间隙（紧密制造公差所要求的标准）。这可以转化成更高的滑脱（泄露）速度，在泵送高粘度产液时（超过100cp）金属螺杆泵的优势是很明显的。金属螺杆泵通常配有一个直径大、但又比合成橡胶短得多的定子。在水平井的斜井段，泵被固定在粗大的套管中，较短的定子在减少弯曲应力和振动方面具有明显的优势。
自2005年7月起，全金属螺杆泵已成功地在古巴的2个油田的12口水平井中开采稠油。到目前为止无一损坏。与几种合成橡胶定子的常规螺杆泵相比，其平均使用寿命要长得多。金属螺杆泵这种耐久性提高转化成产量损失方面的有效储蓄。通常，普通橡胶螺杆泵发生故障非常突然，会长时间等待修井机。而金属螺杆泵油田应用表明，其性能下降是一个非常缓慢的过程，这样更有助于有效安排修井设备换泵。
    5.新型螺杆泵橡胶
众所周知，由于橡胶的膨胀和破裂泄压使螺杆泵在开采高含气的轻质油时受到限制，为此，美国Weatherford公司研制出新型Hi-Per型螺杆泵橡胶，改善了螺杆泵在开采轻质油和高含气井时的运行状况。
新型橡胶是专为开采这类井而设计的。芳香族化合物含量较高的采液的实验室实验表明，新型橡胶明显地优于传统腈。在破裂泄压的条件下对气体进行试验发现，新型橡胶中未见膨胀和严重起泡，见表1。在不同腐蚀条件下40口井的油田试验表明，新型橡胶的扭矩低，使用寿命明显长于传统橡胶，并可安装在Weatherford公司的绝大多数螺杆泵井中。
螺杆泵的配套设备
     1.射频防垢装置
针对整个井筒和油套环空结垢结蜡问题，美国Weatherford国际公司研制出一款名为“洗井”的射频防垢装置。该装置夹在地面的井口装置上，见图5。与化学防垢剂不同，射频防垢装置不是在地层中工作，而是使结晶悬浮在管壁上，这样，所有结垢都会被采液带走。目前该防垢系统已成功应用于油田所有形式的机采井的举升装置中，并抑制了碳酸钙和硫酸钡类的大多数垢。
 该系统应用于电泵井的效果非常明显，因为信号可通过电缆传输给马达和泵，这两样设备均为结垢问题的核心。此外，安装射频防垢装置还可保证柱塞的举升，抽油杆无结垢结蜡，不会被卡。
     2.多级抗磨式气体分离器(MAGS)
在开采高油气比(GORs)和井底压力较低的井时，采液中含有大量的损害泵性能的游离气体。按标准工业惯例规定，应使用串联式或涡轮式气体分离器。在这种分离器的结构中，液流可在分离器之间的前后连接处产生分离。为此，美国Wood Group-ESP公司研制出一种新型大容量高效气体分离器，即多级抗磨式气体分离器(MAGS)，如图6。
新型多级抗磨式气体分离器是将多个分离室合并一个单独壳体中，游离气体未进入泵之前就从采液中分离，这样就避免了堵塞问题。分离室的数量和长度要通过严格的室内试验程序优化而成，其额定容量为1120t/d (8000 bpd) (400型)和2240t/d (16,000 bpd )(538型)，游离气体有效分离率达95%以上。自20007年10月以来，已在一些油田和气井脱水的应用中进行了成功的矿场试验。
    3.柱状智能测试仪
对油田井下作业条件的了解，可使作业者做出最好的生产判定，而获取准确的井下压力和温度数据对了解井内和油层状况是非常重要的。作业者可根据掌握的数据成功地进行正确地修改和调整。为此，美国生产管理服务公司(PCS)研制出新型螺杆泵柱状智能测试仪。
该测试仪是应用圆柱举升技术而工作的数据记录仪。配装储存压力计后，像普通测试仪一样下人井下。然后，井下的正常运行记录被传输到柱状测试仪上，再传送到地面。当柱状智能测试仪复位时，传感器和记录仪移开，与计算机连接，然后为该井的作业人员传输与时间相对的压力和温度数据。
    新型数据记录测试仪（图7）记录了井内向上和向下的运行速度、变化和与井液的接触点，及转化成气体和液体的温度变化。该数据可在建立井底信息的基础上使停机时间达最短。
 嵌入圆柱体中的数据测式仪记录压力和温标偏差，每秒钟采样一次，可在147℃（300°F ）和69MPa(10,000 psi)的条件下工作，可连续测井8天，并具有多次采样速度的选项配置，采样可根据用户的需要在15种不同速度条件下进行。例如，测试程序可以设定1 小时每10 秒取样一次，随后变成30天每分钟取样一次。
    用测井电缆进行井底测量的时代即将过去，新型柱状测试仪具有成本低，节省人工设备的优点。当新型测试仪提供的数据成为评估和优化井的重要依据时，那么它在该领域的应用前景也是无法估量的。已研制出一种传输井下数据固定版本，然后快速复位，提升测试仪。
新型智能测试仪还可完成下面其它有价值的诊断测试：压力测量：为油藏工程师用临界数据做油藏分析提供的主要测试；检漏：用每秒钟取样3次的专用温度数据检测仪发现直径为一英尺之内管线的泄露；测试仪的举升性能：在测试仪很少安置或完全不运转时可成功充当井的故障检修员；地面4点等时线的测试：根据监测井的回压变化可确定IPR（井底流压与产量的）曲线；压降试井：平稳的数据测量被传输到多个油田井点，以确定场压缩利用情况和效率；井壁堵塞（污染）。
输油螺杆泵
     1.三相螺杆泵系统
最近，泵技术研制商Moyno公司修正了其螺杆泵系统的适用范围，并声称新螺杆泵具有海陆两用的挑战性应用性能。为使多相泵的应用有望迅速还本，已获取专利的Moyno三相螺杆泵系统（图8）可使油水气产液在井场产出，并用一根管线同时传输到中心处理站。
该系统的超常的耐磨性使含砂井液平稳传输。系统装置在吸入压力为6.3MPa(900 psi)、排出压力为8.4 MPa (1,200 psi)时可产生流速超过8400t/d(60,000 BFPD)（日产液桶数）的井液，其定子橡胶具有较好的抗芳香烃腐蚀能力。
有效处理气体的空隙率超过99%；泵低剪切运行，保护了每项流体特性，无乳化和分解（退化）；延长井的生产寿命；减少井筒压力。低成本高泵效三相螺杆泵的高泵效用于开采边际井时，在短短数月内就能见到回报。
    2.用于FPSO的螺杆泵系统
美国Moyno公司将其螺杆泵系统应用于甲板上下的浮式采油、储油和卸油（FPSO）。实际表明，螺杆泵适合在流速超过2.5m3/min(2,500 gal/min)，压力超过15Mpa(2,100 psi)的条件下工作，性能可靠，检泵率低。新型Moyno螺杆泵的低检泵率、高可靠性和使用寿命长导致了总成本下降，无论是在甲板上还是在船体侧面的应用。其高性能的渐进式腔室的设计外形美观，低剪切，低脉动排液。
    Moyno新型螺杆泵应用如下：脱盐，低压和高压喇叭口（船侧），闭路排水，污泥排泄，含油船底污水，柴油发电机燃料供给和钻井泥浆传送。
    3.开采稠油的螺杆泵（输油）
Moyno公司又研制一款开采稠油的螺杆泵。在稠油输送时显示出极好的性能。该泵具有较高的多功能性，在处理稠化油、研磨和腐蚀性的稠油，甚至开采粘度超过1,000,000 cps的石油均保持较高的成本效益。
    通过应用Moyno公司生产的超弯曲定子橡胶和超防护转子涂层，即使在研磨和腐蚀的环境中该螺杆泵也保持着较高的效率、较低的技术设备需求和较高的使用寿命。稠油螺杆泵在稠油传输的应用中包括：原油、稠油和多相液的传输。