CN114962255B - 斜井螺杆泵运行控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种斜井螺杆泵运行控制方法及装置，该方法包括：采集下放于斜井的螺杆泵内的固相样品；对采集的固相样品进行粒度和矿物学分析，确定螺杆泵内的固相来源；对螺杆泵的生产信息进行分析，确定螺杆泵内的固相成因，其中，每种固相成因对应一种降低螺杆泵内固相产出量的螺杆泵运行控制策略；根据螺杆泵内的固相来源和固相成因，调用对应的螺杆泵运行控制策略；根据调用的螺杆泵运行控制策略，控制下放于斜井的螺杆泵运行。本发明通过对斜井螺杆泵内的固相来源和固相成因进行分析，采用相应的螺杆泵运行控制策略，以降低从斜井进入螺杆泵内的固相产出量，从而大大提高螺杆泵的运行寿命。

Description

斜井螺杆泵运行控制方法及装置

技术领域

本发明涉及油气开采技术领域，尤其涉及一种斜井螺杆泵运行控制方法及装置。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

螺杆泵与其他形式的人工举升方式相比，具有占地面积小、泵效高、维护费用低等优点，因此在直井中广泛应用。由于开采地表条件的限制和试验新井型的需求，近年来斜井的数量逐渐增多，有关螺杆泵在斜井中的应用成为研究热点。然而，在将螺杆泵应用于斜井中的时候，由于斜井固相产出较多且容易在泵体内形成固相床，会使得螺杆泵出现抽油杆断裂、油管破裂等问题，导致螺杆泵运行寿命较短。目前对于斜井固相产出的原因、应对策略的系统研究较少，导致螺杆泵运行寿命较短的难题一直未得到有效解决。

因此，如何提供一种能够提高斜井螺杆泵运行寿命的螺杆泵运行控制方法是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例中提供了一种斜井螺杆泵运行控制方法，用以解决斜井固相产出较多且容易在泵体内形成固相床，进而使螺杆泵容易出现抽油杆断裂、油管破裂的技术问题，该方法包括：采集螺杆泵内的固相样品，其中，螺杆泵为下放于斜井的螺杆泵；对采集的固相样品进行粒度和矿物学分析，确定螺杆泵内的固相来源；对螺杆泵的生产信息进行分析，确定螺杆泵内的固相成因，其中，每种固相成因对应一种降低螺杆泵内固相产出量的螺杆泵运行控制策略；根据螺杆泵内的固相来源和固相成因，调用对应的螺杆泵运行控制策略；根据调用的螺杆泵运行控制策略，控制下放于斜井的螺杆泵运行。

本发明实施例中还提供了一种斜井螺杆泵运行控制装置，用以解决斜井固相产出较多且容易在泵体内形成固相床，进而使螺杆泵容易出现抽油杆断裂、油管破裂的技术问题，该装置包括：固相样品采集模块，用于采集螺杆泵内的固相样品，其中，螺杆泵为下放于斜井的螺杆泵；固相样品分析模块，用于对采集的固相样品进行粒度和矿物学分析，确定螺杆泵内的固相来源；固相成因分析模块，用于对螺杆泵的生产信息进行分析，确定螺杆泵内的固相成因，其中，每种固相成因对应一种降低螺杆泵内固相产出量的螺杆泵运行控制策略；螺杆泵运行控制策略调用模块，用于根据螺杆泵内的固相来源和固相成因，调用对应的螺杆泵运行控制策略；螺杆泵运行控制模块，用于根据调用的螺杆泵运行控制策略，控制下放于斜井的螺杆泵运行。

本发明实施例中还提供了一种计算机设备，用以解决斜井固相产出较多且容易在泵体内形成固相床，进而使螺杆泵容易出现抽油杆断裂、油管破裂的技术问题，该计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述的斜井螺杆泵运行控制方法。

本发明实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，用以解决斜井固相产出较多且容易在泵体内形成固相床，进而使螺杆泵容易出现抽油杆断裂、油管破裂的技术问题，该计算机可读存储介质存储有执行上述斜井螺杆泵运行控制方法的计算机程序。

本发明实施例中，从下放于斜井的螺杆泵内采集固相样品，并对采集的固相样品进行粒度和矿物学分析，确定螺杆泵内的固相来源，对螺杆泵的生产信息进行分析，确定螺杆泵内的固相成因，进而根据螺杆泵内的固相来源和固相成因，调用对应的螺杆泵运行控制策略，最后根据调用的螺杆泵运行控制策略，控制下放于斜井的螺杆泵运行。通过本发明实施例，对从斜井进入螺杆泵内的固相来源和固相成因进行分析，采用相应的螺杆泵运行控制策略，以降低从斜井进入螺杆泵内的固相产出量，从而大大提高螺杆泵的运行寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中一种斜井螺杆泵运行控制方法流程图；

图2为本发明实施例中一种可选的斜井螺杆泵运行控制方法流程图；

图3为本发明实施例中一种典型煤层气斜井的井身结构示意图；

图4为本发明实施例中一种用于将螺杆泵内固相导流至外部的导流系统示意图；

图5为本发明实施例中一种斜井螺杆泵运行控制装置示意图；

图6为本发明实施例中一种可选的斜井螺杆泵运行控制装置示意图；

图7为本发明实施例中一种计算机设备示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明实施例中提供了一种斜井螺杆泵运行控制方法，图1为本发明实施例中一种斜井螺杆泵运行控制方法流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

S101，采集螺杆泵内的固相样品，其中，螺杆泵为下放于斜井的螺杆泵。

需要说明的是，本发明实施例中的斜井可以是但不限于煤层气斜井；本发明实施例中的螺杆泵是指下放于斜井的螺杆泵，从井下泵体内采集待分析的固相样品。

S102，对采集的固相样品进行粒度和矿物学分析，确定螺杆泵内的固相来源。

需要说明的是，从斜井进入螺杆泵内的固相来源可以是固井水泥、隔夹层、煤层中的任意一种或几种来源的组合(即混合来源)。在具体实施时，粒度用电子显微镜测定，组分用反射偏光显微镜测定。若固相中超过50％的组分是水泥，则确定固相主要来源于固井水泥；若固相中超过50％的组分是泥或砂，则确定固相主要来源于隔夹层；若固相中超过50％的组分是煤粉或煤粒，则确定固相主要来源于煤层；否则，固相为混合来源。

S103，对螺杆泵的生产信息进行分析，确定螺杆泵内的固相成因，其中，每种固相成因对应一种降低螺杆泵内固相产出量的螺杆泵运行控制策略。

需要说明的是，上述S103中螺杆泵的生产信息是螺杆泵在运行过程中涉及到的各种生产环境信息或斜井的开采信息。在一个实施例中，本发明实施例中综合井筒完整性、封隔效果和生产制度三个方面的生产信息，分析螺杆泵内的固相成因。

在执行上述S103之前，本发明实施例中提供的斜井螺杆泵运行控制方法还可以包括如下步骤：根据螺杆泵内的固相成因，配置对应的螺杆泵运行控制策略。

可选地，本发明实施例中配置的螺杆泵运行控制策略可以包括：固相预防控制策略和固相处理控制策略，其中，固相预防控制策略用于控制螺杆泵的生产实施条件或设备运行参数，以阻止斜井内的固相进入螺杆泵内；固相处理控制策略用于控制斜井螺杆泵的生产实施条件或设备运行参数，以携带出进入螺杆泵内的固相。

其中，生产实施条件可包括：封固层段、固井质量、井壁稳定程度、封隔层段、封隔器型号、筛管割缝尺寸、斜井的压降速率、螺杆泵关联生产设备的运行情况、是否安装用于将螺杆泵内固相导流至外部的导流系统；设备运行参数包括：螺杆泵的转子转速。

S104，根据螺杆泵内的固相来源和固相成因，调用对应的螺杆泵运行控制策略。

需要说明的是，本发明实施例中，通过预先对螺杆泵内的固相来源和固相成因进行分析，并根据分析结果，配置对应的螺杆泵运行控制策略，在实际应用时，根据当前从斜井进入螺杆泵内的固相来源和固相成因，调用相应的螺杆泵运行控制策略，能够降低螺杆泵内固相产出量。

在具体实施时，可针对不同的固相来源、不同的固相成因，采用不同的螺杆泵运行控制策略。

S105，根据调用的螺杆泵运行控制策略，控制下放于斜井的螺杆泵运行。

由于本发明实施例中调用的螺杆泵运行控制策略用于降低螺杆泵内的固相产出量，因而，根据调用的螺杆泵运行控制策略，控制下放于斜井的螺杆泵运行，能够降低螺杆泵在运行过程中在泵体内产出的固相，防止过多的固相在泵体内形成固相床，造成抽油杆断裂、油管破裂等问题。

在一个实施例中，当螺杆泵运行控制策略包括固相预防控制策略和固相处理控制策略的情况下，如图2所示，上述S104可以通过如下步骤来实现：

S201，当斜井内的固相未进入螺杆泵内的情况下，根据螺杆泵内的固相来源和固相成因，调用相应的固相预防控制策略；

S202，当斜井内的固相已进入螺杆泵内的情况下，根据螺杆泵内的固相成因，调用相应的固相处理控制策略。

需要说明的是，不同固相来源的固相，进入螺杆泵内的方式存在不同，因而，当斜井内的固相未进入螺杆泵内的情况下，可根据螺杆泵内的固相来源和固相成因，调用相应的固相预防控制策略，以阻止斜井内的固相进入螺杆泵内；而当斜井内的固相已进入螺杆泵内的情况下，可根据螺杆泵内的固相成因，调用相应的固相处理控制策略，以携带出进入螺杆泵内的固相。

进一步地，当斜井内的固相未进入螺杆泵内的情况下，调用的螺杆泵运行控制策略为固相预防控制策略，则上述S105根据调用的固相预防控制策略，控制下放于斜井的螺杆泵运行；当斜井内的固相已进入螺杆泵内的情况下，调用的螺杆泵运行控制策略为固相处理控制策略，则上述S105根据调用的固相处理控制策略，控制下放于斜井的螺杆泵运行。

图3示出了一个典型煤层气斜井的井身结构，如图3所示，煤层气斜井一般采用2开完井。一开用12¹/₄”钻头钻进，下入9 5/8”表层套管，固井水泥返到地面；二开用8¹/₂”钻头按照设计井眼轨迹造斜，钻穿目的煤层，并继续钻进30m至50m。然后下入测井工具，卡准各煤层深度，明确拟开采层位。将7”筛管割缝后下入井筒，确保割缝段与拟开采层位的深度一致，其余地层使用封隔器封隔。下入分级注水泥接箍，对拟开采层位以上地层进行固井，水泥返到地面。对于表层套管固井层段，水泥填充在7”筛管和9 5/8”表层套管之间的环形空间内。

煤层气斜井排水的设备通常为螺杆泵，其核心部件是转子和定子。转子是一个单螺旋形状的钢制杆件，定子由钢制外壳和具有双螺旋内表面的弹性体组成。螺杆泵依靠做偏心转动的转子与定子弹性体之间的过盈配合，形成互不相通的密封腔。随着转子的转动，密封腔携带流体沿轴向方向从泵底端的吸入口向顶端的排出口移动，然后进入油管与抽油杆之间的环形空间，被排采至地面。

在排采过程中，固相随地层水进入泵体(油管与抽油杆之间的环形空间和密封腔的统称)并在井斜段由于重力作用而沉淀堆积，造成转子在旋转时需要克服的阻力增大，抽油杆在传递扭矩时发生偏心和侧移的程度也会加大，导致抽油杆因高扭矩而发生断裂、油管因受到撞击而发生破裂，螺杆泵的实际运行寿命比预期短的多。因此，降低螺杆泵内的固相产出量是提高螺杆泵运行寿命的关键。

在本发明实施例中，综合井筒完整性、封隔效果和生产制度三个方面的生产信息，分析螺杆泵内的固相成因；并基于尽量减少固相进入泵体的考虑，提出了7种固相预防控制策略，即优选封固层段、改善固井质量、提高井壁稳定性、优选封隔层段、优选封隔器型号、优化筛管割缝尺寸和优化斜井的压降速率，并明确了不同来源的固相所对应的具体控制策略；基于尽可能将固相携带出泵体的考虑，提出了3种固相处理控制策略，即优化螺杆泵的转子转速、完善螺杆泵关联生产设备的运行情况和安装用于将螺杆泵内固相导流至外部的导流系统。通过这10种控制策略，能够降低螺杆泵内的固相产出量，从而防止在泵体内形成固相床，造成抽油杆断裂、油管破裂等问题，提高螺杆泵的运行寿命。

下面，对井筒完整性、封隔效果和生产制度的分析进行具体说明：

1)井筒完整性分析：包括评估封固层段选取是否合理、固井质量是否达标和井壁稳定性好坏。

封固层段选取的合理性，直接影响固相产出的多少。煤层气开发过程中，随着地层水排出，井底及井筒沟通地层的压力会随之降低，造成地应力不均衡。浅部地层胶结程度差，岩块易碎裂，这类地层应封固；对沟通地表蓄水层的煤层也应封固，否则加大了产水量，也即是增加了进入井筒内的固相总量。封固层段选取标准：埋深浅于150m的地层或沟通地表蓄水层的煤层。基于上述标准，即可判定其封固层段选取是否合理。

固井质量指表层套管与地层间、筛管与地层间以及筛管与表层套管间的水泥胶结状态，可利用声幅测井曲线判别。判识参数为相对声幅，其定义为固井段的声幅与自由套管段声幅的比值。相对声幅≤0.2，则固井质量为优；相对声幅为0.2～0.3，则固井质量为中等；相对声幅≥0.3，则固井质量为差。

在钻井过程中，钻井液与地层之间发生相互作用，改变井眼附近地层的应力状态，可能造成井壁失稳、坍塌。封固层段以下的地层与筛管间未注入水泥，应力更易失衡，且随着排采的进行，储层压力持续降低，这种不利状况会加剧，导致井眼附近地层坍塌范围逐渐增大。因此，保持较好的井壁稳定性有利于降低固相产出。井壁是否发生失稳可通过井径测井曲线识别，井眼扩径率高于10％即认为是失稳。其原因可从三个方面排查，一是井眼地质状况(如钻井轨迹是否钻遇破碎带、陷落柱、背斜、向斜等复杂地质构造)，二是钻井液性能(如是否添加黏土稳定剂、是否使用绒囊钻井液)，三是钻井施工质量(如起下钻过程中是否发生钻具与井壁的碰撞)。

2)封隔效果分析：包括评估封隔段设置、封隔器型号选取和筛管割缝尺寸是否合理。

一般情况下，煤系地层在垂向上重叠发育，但基于技术可行性和经济性的考虑，只开发部分优质煤层，这部分煤层对应的筛管被预先割缝，确保流体能顺利进入井筒；而其余煤层和隔夹层则用封隔器封隔起来，阻止其内的流体进入井筒。封隔段设置若不合理，则会造成过多固相的进入。封隔原则如下：大套砂岩/粉砂岩(厚度大于5m)中的薄煤层(厚度小于0.2m)不考虑开发，与邻近地层一并封隔。对于其余煤层，若与泥岩互层发育，封隔器放置在互层段外围厚度大于2m的泥岩段中间位置，否则封隔器放置在距离煤层顶、底0.5m处。在现场施工时，根据筛管悬挂的位置深度、井斜数据和岩性剖面，把封隔器固定在筛管外预设的位置，然后下入井中。通过分析实例井的测录井资料，可以明确各煤层垂深、斜深、厚度和物性等特征，结合上述封隔原则，即可判识封隔段设置是否合理。

封隔器是种弹性密封元件，用以封隔筛管与井壁之间的环形空间、形成永久性桥塞，并隔绝非产层。封隔器型号的选取若不合理，则达不到阻止固相进入筛管的目的。封隔器型号的优选方法如下：利用取自现场的地层水在井底温度下模拟不同型号胶桶自筛管膨胀至井壁处的膨胀率。胶桶外径越大，越易于膨胀充满筛管和井壁之间的环形空间，但下入过程中遇阻、遇卡的风险越高。小的胶桶外径，可能无法充满环形空间，达不到封隔效果。因此充满环形空间所对应胶桶膨胀率达到其最大膨胀率一半时对应的型号胶桶为最优。据此，可以判识实例井选取的封隔器型号是否合理。

割缝筛管的主要作用是为气水流动提供通道，同时允许一定粒径的固相通过，而将较大粒径的固相阻挡在外部。筛管割缝尺寸(长度和宽度)的设计若不合理，可能造成进入筛管内的固相过多。割缝宽度设计的原则是能阻挡中等粒度及以上尺寸的固相颗粒进入。室内实验表明，固相颗粒尺寸是缝宽一半时能在割缝筛管表面沉积并形成最稳定的颗粒桥，进而把大颗粒阻挡在筛管外，只允许小颗粒固相通过。根据取样固相的粒径与上述分析，即可确定筛眼最优缝宽。在筛眼进出口压差固定的情况下，缝长越大，压力损失越小，但筛管的变形位移越大。目前使用割缝筛管完井方式的煤层气井埋深范围总体位于200m与600m之间，筛眼缝长通常为22mm至30mm，因此可以使用经验法确定300m、400m和500m的筛眼缝长为28mm、26mm和24mm。其他深度的筛眼缝长可以用插值法确定。由于垂直轴向筛眼强度较低，通常采用平行于轴向的割缝。根据实例井固相样品的粒径与目的煤层平均中深，即可确定合理的筛管割缝尺寸。对照实例井所用的筛管尺寸，即可判识其合理性。

3)生产制度分析：包括评估斜井的压降速率是否合理、螺杆泵的转子转速是否合理、螺杆泵关联生产设备的运行情况是否完善和用于将螺杆泵内固相导流至外部的导流系统是否装备。

例如，煤层气主要以吸附态赋存在地下储层中，需要将地层水排出以降低储层压力，从而使得吸附态的气体解吸变成游离气，最终被采出。由于储层流体的多源性(煤层承压水和顶板渗漏水等)、运移通道的复杂性(孔喉、裂隙和割理等)，进入井眼流体的量是变化的。如果斜井的压降速率(即排水速率)设置不合理，井眼附近地层会产生压力激动，导致过多固相的产生。因此，合理的压降速率设定至关重要。煤层气井的产水过程可以分成4个阶段，即饱和水单相流阶段、非饱和水单相流阶段、气水两相流阶段和产水衰竭阶段。挑选区块内产气量高、生产连续的井，按照上述方法，分别统计每口井4个阶段的压降速率与无因次化的天数，绘制散点图并进行公式拟合，即可得到实例井在4个阶段合理的压降速率，与实际排采数据进行对比，即可判识其压降速率是否合理。

螺杆泵的转子转速过低，则泵内流体流速慢，携固能力差，导致固相堆积在泵体内；转速过高则造成转子与定子弹性体间的过盈配合线磨损加剧，造成密封腔的封闭性降低，携固能力也随之降低。煤层气井排采过程中，产水量变化较大，转速的变化范围也较大。排采过程中超过半数的时间泵转速介于200RPM与300RPM之间，即可认为螺杆泵的转子转速合理。

螺杆泵关联生产设备指确保螺杆泵系统能连续稳定工作的电控装置、传动装置、驱动装置和传输装置。电控装置主要包括电机及外接电源。传动装置将电机的传动扭矩传给主动齿轮，再由主动齿轮带动从动齿轮实现同步旋转。驱动装置中的方卡子将动力传递给抽油杆与转子。传输装置主要包括定子腔室和油管，其功能是将流体由泵进入口排至地表。上述装置任何一个出现故障，都会导致螺杆泵失效。分析实例井的排采记录，查看是否有非正常螺杆泵停止运行或失效，即可判识螺杆泵关联生产设备运行情况的完善性。

煤层气排采过程中，固相产出是不可避免的，而螺杆泵本身也具备一定的输送固相的能力。但泵内的固相含量若超出系统允许的上限值，则会造成泵磨损加剧。此时，若不能将固相及时导流出去，则会严重降低泵的运行寿命。用于将螺杆泵内固相导流至外部的导流系统主体部件为带泄流孔的外管、内置的中空环状活塞和套在抽油杆上的制动器。开泵时，制动器在泵排出口流体推动下呈上浮状态，通过连接弹簧拉起活塞封闭外管上的泄流孔。停泵时，制动器在重力作用下落下导致活塞随之下移，原来被活塞封闭的泄流孔露出，泵内固相在压力差作用下被导流至油管与筛管之间的环形空间。导流系统安装在定子上方，如图4所示。

本发明实施例中采用的7种固相预防控制策略分别如下：

1)优选封固层段：封固层段选取的两个标准中，埋深是否浅于150m可以通过钻井记录快速识别，另外，固相样品中出现胶结程度差的岩块也是一个明显的标志；煤层是否沟通地表蓄水层需要综合水文地质资料综合分析判断，另外，异常高的产水量也是沟通地表蓄水层的一个典型标志。如果发现实例井封固层段不合理，需要进行二次固井。

2)改善固井质量：固井质量差会导致水泥块的脱落，增加固相产出。对此，可以用射孔挤水泥的手段进行补救。

3)提高井壁稳定性：井壁失稳若发生在隔夹层段，会导致在固相样品中出现大的砂泥块；若发生在煤层段，会导致固相样品中出现大颗粒煤块，具体的失稳层段可以在井径曲线上识别。对垮塌层段使用人工井壁提高其稳定性。

4)优选封隔层段：对于高产井(平均日产气超过5万方)，如果固相成因仅由封隔层段不合理导致，需要重新进行封隔层段优选。

5)优选封隔器型号：实例井所用封隔器胶桶在井底温度下的地层水中充满筛管和井壁之间的环形空间所对应胶桶膨胀率若超过其最大膨胀率一半，在排采过程中则可能随着井壁的垮塌而逐渐失去封隔效果。对于高产井，如果固相成因仅由封隔器型号不合理导致，需要更换封隔器。

6)优化筛管割缝尺寸：筛管割缝尺寸过大或过小，都会导致固相产出过多。鉴于割缝对应的层位主要是煤层，因此该因素主要导致大颗粒煤的产出。对于高产井，如果固相成因仅由筛管割缝尺寸不合理导致，需要重新割缝。

7)优化斜井的压降速率：对比实例斜井压降速率与计算的理论最优值，通过调整排水量进行压降速率的优化。

本发明实施例中，可针对不同的固相来源，调用上述不同的固相预防控制策略，当控制主要来自固井水泥的固相进入泵体时，采用的固相预防控制策略可以是改善固井质量；当控制主要来自隔夹层的固相进入泵体时，采用的固相预防控制策略可以是优选封固层段、提高井壁稳定性、优选封隔层段和优选封隔器型号；当控制主要来自煤层的固相进入泵体时，采用的固相预防控制策略可以是提高井壁稳定性、优化筛管割缝尺寸和优化压降速率；当控制混合来源的固相时，可综合使用上述固相预防控制策略。

本发明实施例中采用的3种固相处理控制策略分别如下：

1)优化螺杆泵的转子转速：为了使泵运行过程中的转速超过半数时间位于200RPM至300RPM的最优区间，必须先进行泵型优选。例如，煤层气井排采前三个阶段持续时间约为3年，与螺杆泵平均运行寿命大体相当。对于实例井，可以根据计算求得的各排采阶段的最优压降速率，并结合实际地层压力、产液量和井筒尺寸，计算最优的泵排量。在排采的第一阶段，产液量最大，泵按照最大合理转速(300RPM)运行，可以算出此阶段需要的泵理论排量。在排采的第三阶段，产液量较低，泵按照最小合理转速(200RPM)运行，可以算出此阶段需要的泵理论排量。根据上述两个理论排量值和泵挂深度，即可优选出合适型号的泵。第四个排采阶段的泵型优选方法与此一致，不再赘述。按照上述方法选出的泵可以确保在满足合理压降速率的情况下，超过半数时间的泵转速都位于最优区间。

2)完善螺杆泵关联生产设备的运行情况：增设备用发电机组，保证电控装置的稳定工作；加强传动装置、驱动装置和传输装置的维护，避免螺杆泵的非正常停止运行或失效。

3)安装用于将螺杆泵内固相导流至外部的导流系统：在停泵时使泵内固相能被导流至油管与筛管之间的环形空间，从而减轻对泵体的损害。

为了验证本发明实施例的实际应用效果，将本发明实施例中提供的斜井螺杆泵运行控制方法应用某一煤层气斜井，该斜井自2017年5月9日开始排采，同年10月6日进行修井作业，发现油管破裂。经采集固相样品分析结果表明，砂泥占比70％左右，其余的大部分为粘土加上很少量的盐和煤灰；固相主要成分为石英、斜长石、蒙脱石和伊利石，占比超过70％，即固相主要来自隔夹层。在排采期间螺杆泵的转子转速合理，螺杆泵关联生产设备的运行基本稳定，但未安装用于将螺杆泵内固相导流至外部的导流系统。

依据本发明实施例中提供的分析流程，重点评估封固层段选取是否合理、井壁稳定性好坏、封隔段设置和封隔器型号的选取。典型斜井封固地层深度为160m，且开发目的煤层均未沟通地表蓄水层，表明其封固层段合理。在钻进过程中，使用了添加黏土稳定剂的钻井液。从钻后的井径测井曲线上没发现井眼垮塌迹象，表明井壁稳定性较好。在钻进时只进行了钻时录井和岩屑录井，对地层岩性的识别不是特别精确，造成封隔层段设置不合理。二开的钻头直径为215.9mm，筛管外径为177.8mm，井底温度45℃，所试验封隔器类型8种，其外径范围193.04mm至210.82mm，优选出的封隔器外径为200.66mm，这与实际使用的封隔器型号一致。鉴于固相产出是由封隔段设置不合理导致的，而排采期间的平均日产气为6.3万方，因此提出筛管，重新进行测井，优选封隔层段后二次完井，并新安装了导流系统。2018年3月25日重新开泵排采，截止2020年8月31日，螺杆泵一直运行正常，表明对泵内固相成因的分析是准确的，采取的应对措施是有效的。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种斜井螺杆泵运行控制装置，如下面的实施例。由于该装置解决问题的原理与斜井螺杆泵运行控制方法相似，因此该装置的实施可以参见斜井螺杆泵运行控制方法的实施，重复之处不再赘述。

图5为本发明实施例中一种斜井螺杆泵运行控制装置示意图，如图5所示，该装置包括：固相样品采集模块51、固相样品分析模块52、固相成因分析模块53、螺杆泵运行控制策略调用模块54和螺杆泵运行控制模块55。

其中，固相样品采集模块51，用于采集螺杆泵内的固相样品，其中，螺杆泵为下放于斜井的螺杆泵；固相样品分析模块52，用于对采集的固相样品进行粒度和矿物学分析，确定螺杆泵内的固相来源；固相成因分析模块53，用于对螺杆泵的生产信息进行分析，确定螺杆泵内的固相成因，其中，每种固相成因对应一种降低螺杆泵内固相产出量的螺杆泵运行控制策略；螺杆泵运行控制策略调用模块54，用于根据螺杆泵内的固相来源和固相成因，调用对应的螺杆泵运行控制策略；螺杆泵运行控制模块55，用于根据调用的螺杆泵运行控制策略，控制下放于斜井的螺杆泵运行。

在一个实施例中，如图6所示，本发明实施例提供的斜井螺杆泵运行控制装置还可以包括：螺杆泵运行控制策略配置模块56，用于根据螺杆泵内的固相成因，配置对应的螺杆泵运行控制策略。

可选地，本发明实施例提供的斜井螺杆泵运行控制装置中，螺杆泵运行控制策略包括：固相预防控制策略和固相处理控制策略，其中，固相预防控制策略用于控制螺杆泵的生产实施条件或设备运行参数，以阻止斜井内的固相进入螺杆泵内；固相处理控制策略用于控制斜井螺杆泵的生产实施条件或设备运行参数，以携带出进入螺杆泵内的固相。

其中，生产实施条件可包括：封固层段、固井质量、井壁稳定程度、封隔层段、封隔器型号、筛管割缝尺寸、斜井的压降速率、螺杆泵关联生产设备的运行情况、是否安装用于将螺杆泵内固相导流至外部的导流系统；设备运行参数可包括：螺杆泵的转子转速。

在一个实施例中，如图6所示，本发明实施例中提供的斜井螺杆泵运行控制装置中，螺杆泵运行控制模块55具体可包括：固相预防控制模块551和固相处理控制模块552；其中，固相预防控制模块551，用于当斜井内的固相未进入螺杆泵内的情况下，根据螺杆泵内的固相来源和固相成因，调用相应的固相预防控制策略；固相处理控制模块552，用于当斜井内的固相已进入螺杆泵内的情况下，根据螺杆泵内的固相成因，调用相应的固相处理控制策略。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种计算机设备，用以解决斜井固相产出较多且容易在泵体内形成固相床，进而使螺杆泵容易出现抽油杆断裂、油管破裂的技术问题，图7为本发明实施例中一种计算机设备示意图，如图7所示，该计算机设备70包括存储器701、处理器702及存储在存储器701上并可在处理器702上运行的计算机程序，处理器702执行计算机程序时实现上述的斜井螺杆泵运行控制方法。

基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，用以解决斜井固相产出较多且容易在泵体内形成固相床，进而使螺杆泵容易出现抽油杆断裂、油管破裂的技术问题，该计算机可读存储介质存储有执行上述斜井螺杆泵运行控制方法的计算机程序。

综上所述，本发明实施例中提供的斜井螺杆泵运行控制方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质，从下放于斜井的螺杆泵内采集固相样品，并对采集的固相样品进行粒度和矿物学分析，确定螺杆泵内的固相来源，对螺杆泵的生产信息进行分析，确定螺杆泵内的固相成因，进而根据螺杆泵内的固相来源和固相成因，调用对应的螺杆泵运行控制策略，最后根据调用的螺杆泵运行控制策略，控制下放于斜井的螺杆泵运行。通过本发明实施例，对从斜井进入螺杆泵内的固相来源和固相成因进行分析，采用相应的螺杆泵运行控制策略，以降低从斜井进入螺杆泵内的固相产出量，从而大大提高螺杆泵的运行寿命。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种斜井螺杆泵运行控制方法，其特征在于，包括：

采集螺杆泵内的固相样品，其中，所述螺杆泵为下放于斜井的螺杆泵；

对采集的固相样品进行粒度和矿物学分析，确定螺杆泵内的固相来源；

对螺杆泵的生产信息进行分析，确定螺杆泵内的固相成因，其中，每种固相成因对应一种降低螺杆泵内固相产出量的螺杆泵运行控制策略；

根据螺杆泵内的固相来源和固相成因，调用对应的螺杆泵运行控制策略；

根据调用的螺杆泵运行控制策略，控制下放于斜井的螺杆泵运行。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据螺杆泵内的固相成因，配置对应的螺杆泵运行控制策略。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述螺杆泵运行控制策略包括：固相预防控制策略和固相处理控制策略，其中，所述固相预防控制策略用于控制螺杆泵的生产实施条件或设备运行参数，以阻止斜井内的固相进入螺杆泵内；所述固相处理控制策略用于控制斜井螺杆泵的生产实施条件或设备运行参数，以携带出进入螺杆泵内的固相。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述生产实施条件包括：封固层段、固井质量、井壁稳定程度、封隔层段、封隔器型号、筛管割缝尺寸、斜井的压降速率、螺杆泵关联生产设备的运行情况、是否安装用于将螺杆泵内固相导流至外部的导流系统；所述设备运行参数包括：螺杆泵的转子转速。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据螺杆泵内的固相来源和固相成因，调用对应的螺杆泵运行控制策略，包括：

当斜井内的固相未进入螺杆泵内的情况下，根据螺杆泵内的固相来源和固相成因，调用相应的固相预防控制策略；

当斜井内的固相已进入螺杆泵内的情况下，根据螺杆泵内的固相成因，调用相应的固相处理控制策略。

6.一种斜井螺杆泵运行控制装置，其特征在于，包括：

固相样品采集模块，用于采集螺杆泵内的固相样品，其中，所述螺杆泵为下放于斜井的螺杆泵；

固相样品分析模块，用于对采集的固相样品进行粒度和矿物学分析，确定螺杆泵内的固相来源；

固相成因分析模块，用于对螺杆泵的生产信息进行分析，确定螺杆泵内的固相成因，其中，每种固相成因对应一种降低螺杆泵内固相产出量的螺杆泵运行控制策略；

螺杆泵运行控制策略调用模块，用于根据螺杆泵内的固相来源和固相成因，调用对应的螺杆泵运行控制策略；

螺杆泵运行控制模块，用于根据调用的螺杆泵运行控制策略，控制下放于斜井的螺杆泵运行。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

螺杆泵运行控制策略配置模块，用于根据螺杆泵内的固相成因，配置对应的螺杆泵运行控制策略。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述螺杆泵运行控制策略包括：固相预防控制策略和固相处理控制策略，其中，所述固相预防控制策略用于控制螺杆泵的生产实施条件或设备运行参数，以阻止斜井内的固相进入螺杆泵内；所述固相处理控制策略用于控制斜井螺杆泵的生产实施条件或设备运行参数，以携带出进入螺杆泵内的固相。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述生产实施条件包括：封固层段、固井质量、井壁稳定程度、封隔层段、封隔器型号、筛管割缝尺寸、斜井的压降速率、螺杆泵关联生产设备的运行情况、是否安装用于将螺杆泵内固相导流至外部的导流系统；所述设备运行参数包括：螺杆泵的转子转速。

10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，螺杆泵运行控制模块包括：

固相预防控制模块，用于当斜井内的固相未进入螺杆泵内的情况下，根据螺杆泵内的固相来源和固相成因，调用相应的固相预防控制策略；

固相处理控制模块，用于当斜井内的固相已进入螺杆泵内的情况下，根据螺杆泵内的固相成因，调用相应的固相处理控制策略。

11.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5任一所述斜井螺杆泵运行控制方法。

12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至5任一所述斜井螺杆泵运行控制方法的计算机程序。