NAVI泵在苏丹的应用

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【摘要】随着油气井测试技术的不断发展，在钻井过程中进行中途测试（DST）越来越为人们所重视，成为获取地层流动及流体组份等信息的重要手段之一。试油螺杆泵与常规的DST管柱相配合，可以十分方便地在自喷或非自喷井上进行常规的中途测试及试油作业，具有测试管柱简单、施工方便、测试数据直观可靠等优点。

【关键词】navi泵

使用试油螺杆泵进行中途测试，更能及时地了解地层信息：

（1） 钻井过程中发现有油气显示；（2）钻井中遇有漏失的层段；

（3）油气层受钻井液、压井液等浸泡污染或堵塞；

（4）电测解释不清的井段；

（5）新探区要获得油气层段的原始地质资料。

因此，试油螺杆泵正在发展为重要的地层测试或排液工具之一。

1 NAVI泵简介

NAVI泵是美国克里斯坦森公司在NAVI钻的基础上不断该井而制造出来的一种井下螺杆泵，用于非自喷井的排液作业。NAVI泵由上接头、定子、转子、万向节和轴承部分组成。

2 NAVI泵技术和抽汲技术

2001年5月，中油国际工程公司的中油测井公司，率先将“现代油气井综合试油测试技术”应用到苏丹国际测试市场，不仅在苏丹6区、3/7区、1/2/4区占领了试油测试市场，而且成功地应用了NAVI泵技术和抽汲技术，使这套综合试油测试技术更加完善，在苏丹的油气勘探和开发中发挥了重要的作用。

3 NAVI泵结构和原理

试油螺杆泵最初是由克里斯坦森公司在其MACHⅢ型螺杆钻具基础上，经过一些结构上的修改，使之能适应试油测试作业要求的一种产品，它的四个组成部分是：

（1）上短节

（2）单螺杆泵

（3）万向轴总成

（4）传动轴总成

3.1 单螺杆泵的工作原理

单螺杆泵只有转子（螺杆）和定子两个零件。转子是一根经过特殊加工并在表面镀有耐磨蚀镀层的螺旋金属杆。定子用特制压胶芯轴在金属管内壁上压注并粘牢丁睛橡胶套，橡胶套的内孔横截面具有特定的几何形状，并绕钢管轴线呈螺旋状。转、定子的螺旋旋向相同（左旋），在同一横截面上是一对相啮合的共轭曲线，各截面上的啮合点构成了一条条螺旋的密封线，从而形成了一个个密封空腔。当转子和定子相对转动时，这些密封空腔沿螺旋方向从泵的一端向泵的另一端移动，从而携带流体流过泵筒，达到抽汲排液的目的。这种泵最初由法国人莫依诺（Moinean）发明，也称莫依诺泵。

这种泵是由一定容积的一系列空腔携带流体，因而是一种容积式泵，其排液量与转速成正比。又由于其空腔携带流体通过泵筒，抽汲与排液同时进行，连续不断，因而其流量稳定没有波动，这一点对地层测试极为有利。

3.2 万向轴总成

螺杆泵工作时，转子一边自转，一边以一定的偏心距绕定子轴线转动，形成一种行星运动。万向轴的作用在于把作行星运动的转子与定轴旋转的传动轴联接起来。为此，在万向轴上有两个完全相同的活节。

3.3 传动轴总成

传动轴总成的结构比较复杂，它包括上下两对径向滑动轴承和一组推力向心球轴承，以及能把管柱内部与环空完全分隔开的密封盒。

此外，在传动轴的壳体上，安装一个剪切销，其目的是在下泵作业时把转子与定子锁定，使封隔器能够旋转坐封。当下泵结束及封隔器坐封后，通过旋转转盘将剪切销剪断，使泵进入工作状态。

4.2 压差

泵的压差大小，反映了泵举升液面的能力。在特定条件下，最大压差可达5.5MPa，但此时容积效率较低，不宜长期工作。因此为达到测试目的，首先应保证油井的动液面在400米以上。

4.3 扭矩

转盘旋转并通过钻柱驱动螺杆泵工作，泵的额定工作扭矩和最大扭矩参见附录中表1。在规定的扭矩范围内，对常用的封隔器等井下工具没有影响。

4.4 转速

泵的转速主要受转动时钻柱的纵向和横向振动及转盘振动的限制。其中钻柱纵向振动对泵的影响更大。现场使用时，应当根据情况确定适宜的转盘速度。一般工作转速应为30～120r/min。

4.5 排量及容积效率

理论上泵的排量与转速成正比，转速越高排量越大。但是实际上转速及压力的不同，均导致容积效率的变化。为此，每台泵出厂时都进行了性能测试，并提供一定条件下的测试数据，供现场使用时参考。

4.6 轴向负荷能力

试油螺杆泵整体可承受最大静拉力应能应付正常的起下钻作业和处理事故。在旋转工作期间，由于轴承结构的限制，泵体受钻柱的拉力或压力应不要太大，否则会导致轴承急剧磨损。现场施工时，一般使泵受1～3吨的拉力为宜。

5 维护保养

由于施工情况不同，因此试油螺杆泵的磨损情况也不尽相同。为了确保测试成功，应在每一次测试之后，及时对试油螺杆泵进行拆检清洗和维护，并更换传动轴总成下端的密封件。

（1）NAVI泵在苏丹的应用测试资料表明：使用NAVI泵不仅大大提高了原油产量，而且能测取到合格的压力曲线，获得地层流体的样品；

（2）对NAVI泵测取的压力数据和曲线进行分析和解释，就可得到许多可靠的地层参数，为油田的勘探和开发提供了科学依据，缩短了测试周期，降低了成本；

（3）使用NAVI泵时，建议使用钻杆而不用油管，钻杆强度大，油管容易变形和断裂；

（4）与NAVI泵技术相比，绳索抽汲作业比较方便，操作简单，只下一次管柱就能完成全部的工作，即：抽汲+测试工具+射孔一次性完成，节省了多下一趟管柱的费用。