螺桿泵故障原因分析及對(duì)策

摘 要：在介紹螺桿泵的結(jié)構(gòu)、工作原理和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)其在油田使用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的對(duì)策，以期在“因井制宜”的前提下，發(fā)揮較好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：螺桿泵；工藝；原理；原因；對(duì)策

中圖分類號(hào)：C93 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1000-8772（2012）15-0138-02

一、螺桿泵采油工藝簡(jiǎn)介

螺桿泵是一種新型的采油機(jī)械，盡管應(yīng)用不過(guò)二十多年的歷史，但目前在國(guó)內(nèi)外各大油田已經(jīng)廣泛應(yīng)用，螺桿泵采油作為油田的一種開(kāi)采工藝技術(shù)，是一種行之有效的人工舉升手段，螺桿泵對(duì)輸送介質(zhì)物性有著極好的適應(yīng)性，尤其是對(duì)于氣液混合物的輸送，能很好地解決普通容積泵所面臨的“氣蝕”、“氣鎖”問(wèn)題，能達(dá)到很高的泵效。螺桿泵采油作為一種新興的人工舉升方式，投資少，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，節(jié)能效果明顯。目前在采用聚合物驅(qū)油的油田中，螺桿泵已成為常用的人工舉升方法。

二、螺桿泵采油裝置結(jié)構(gòu)及其工作原理

螺桿泵采油裝置是由井下螺桿泵和地面驅(qū)動(dòng)裝置兩部分組成。二者由抽油桿作為繞軸，把井口驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力通過(guò)抽油桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到井下，從而驅(qū)動(dòng)螺桿泵的轉(zhuǎn)子工作。其工作原理是：螺桿泵是靠空腔排油，即轉(zhuǎn)子與定子間形成的一個(gè)個(gè)互不連通的封閉腔室，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，封閉空腔沿軸線方向由吸入端向排出端方向運(yùn)移。封閉腔在排出端消失，空腔內(nèi)的原油也就隨之由吸入端均勻地?cái)D到排出端。同時(shí)，又在吸入端重新形成新的低壓空腔將原油吸入。這樣，封閉空腔不斷地形成、運(yùn)移和消失，原油便不斷地充滿、擠壓和排出，從而把井中的原油不斷地吸入，通過(guò)油管舉升到井口。

三、螺桿泵采油系統(tǒng)性能特點(diǎn)

螺桿泵與其他機(jī)械采油設(shè)備相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格較低，節(jié)省一次投資。

（2）地面裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，可直接坐在井口套管四通上，占地面積小。

（3）泵效高，節(jié)能、管理費(fèi)用低。由于螺桿泵是容積泵，流量無(wú)脈動(dòng)，流速穩(wěn)定，沒(méi)有液柱和機(jī)械傳動(dòng)的慣性損失。泵容積效率可達(dá)90%，是機(jī)械采油設(shè)備中能量消耗最小的機(jī)種之一。

（4）使用黏度范圍廣，可以舉升稠油。一般來(lái)說(shuō)，螺桿泵適合于黏度為8000mPa·s以下的各種含原油的液體，因此多數(shù)稠油井都可應(yīng)用。

（5）適合于高含砂井。在高含砂（40%）的情況下螺桿泵仍可正常工作。

（6）適合于高含氣井。螺桿泵不會(huì)發(fā)生氣鎖，故較適合于含氣高的井。

螺桿泵采油系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是揚(yáng)程較低，螺桿的加工和裝配要求較高；泵的性能對(duì)液體的黏度變化比較敏感。

四、螺桿泵采油故障原因分析

1.井下工況判斷不精確

目前尚無(wú)有效的螺桿泵工況監(jiān)測(cè)手段，對(duì)螺桿泵井的泵況診斷僅有兩種方法。一是觀察運(yùn)行電流，看電流是否在正常范圍之內(nèi)；二是井口憋壓測(cè)試壓降，通過(guò)觀察油、套壓的變化，繪制變化曲線進(jìn)行分析，對(duì)泛起的復(fù)雜情況難以正確診斷。

因?yàn)槁輻U泵井一般采用φ25mm高強(qiáng)度抽油桿和φ38mm空心抽油桿，因?yàn)榕ぞ卮?，很輕易造成桿斷和防脫器碎裂和過(guò)載停機(jī)，斷脫位置在上、中、下均有。主要是停機(jī)時(shí)由于扭力卸載，抽油桿高速反轉(zhuǎn)，其反轉(zhuǎn)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常開(kāi)抽時(shí)的正轉(zhuǎn)速度，此時(shí)抽油桿非常輕易脫扣，甚至造成油管脫扣。

應(yīng)用螺桿泵采油工藝技術(shù)，目的是通過(guò)螺桿泵采油工藝解決稠油在油井井筒中的流動(dòng)問(wèn)題、地層疏松引起的出砂問(wèn)題，自從在大慶油田使用螺桿采油工藝以來(lái)，這一新工藝、措施的引進(jìn)及應(yīng)用取得了良好的效果。但是在使用過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題值得討論。

一方面，井口回壓高、負(fù)荷重造成燒皮帶頻繁、電機(jī)燒毀，主要原因是：

A.因?yàn)榛旌衔锪黧w的黏度過(guò)高，原油黏度、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的含量較高，原油在井下泵的強(qiáng)烈攪拌作用下，原油和水形成乳化程度很高的油包水型乳狀液，乳狀液的黏度隨著乳化程度的升高（水滴顆粒被攪拌得很細(xì)）而大幅度提高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了螺桿泵負(fù)荷能力。

B.驅(qū)動(dòng)裝置故障引起機(jī)械負(fù)荷增大，主要有中間滾軸軸承磨損造成受力不均引起負(fù)荷增大，上下兩端的定位扶正滾珠軸承磨損、輸入軸齒面和主錐體齒面嚙合間隙過(guò)大造成受力不均引起負(fù)荷增大。

C.因?yàn)樵驮谂e升過(guò)程黏度會(huì)升高，所以一些螺桿泵井一旦回壓過(guò)高則必須洗井才能恢復(fù)生產(chǎn)，同時(shí)地面輸油管線需要掃線。因?yàn)槿闋钜旱酿ざ葘?duì)于溫度的敏感性低，加溫對(duì)于降黏效果不明顯，通常將轉(zhuǎn)子提出泵筒后采用反洗井。

2.抽油桿、轉(zhuǎn)子及油管脫扣

原因：目前使用的油管錨為機(jī)械式座封，在座封時(shí)主要靠給油管加壓使其坐封。加壓使油管在井內(nèi)嚴(yán)峻彎曲，抽油桿在油管內(nèi)工況惡化，坐封力不好控制，故易導(dǎo)致油管脫扣。

3.驅(qū)動(dòng)裝置的密封性差

現(xiàn)有地面驅(qū)動(dòng)裝置密封有兩處：一是減速器油封密封，二是井口盤根盒密封。尤其井口盤根密封漏油嚴(yán)重，因?yàn)楝F(xiàn)在采用的盤根為“O”型聚乙烯四氟，對(duì)光桿磨損較大，造成光桿外徑變細(xì)，新加盤根后，光桿與盤根之間密封由于盤根的可塑性差造成間隙過(guò)大，導(dǎo)致從盤根處漏油。

4.泵最佳實(shí)際排量與油井產(chǎn)能不匹配。

5.螺桿泵采油配套標(biāo)準(zhǔn)不完善或缺乏。

螺桿泵采油作為一項(xiàng)成熟的技術(shù)，其相應(yīng)的配套標(biāo)準(zhǔn)也應(yīng)該建立起來(lái)。如螺桿泵采油及其配套技術(shù)的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，螺桿泵井的施工作業(yè)、生產(chǎn)管理和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，螺桿泵井的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等。

五、對(duì)策

1.采用潛油螺桿泵，減少由于抽油桿攪動(dòng)引起的黏度增加，并可提高油井的流通面積，井下機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量還可加熱原油降低井筒流體的入泵黏度。

2.對(duì)反向乳化嚴(yán)重的油井，采用環(huán)空加破乳劑的方式生產(chǎn)，降低產(chǎn)出液黏度，并可提高螺桿泵的吸入能力。

3.采用傳遞高扭矩的抽油桿，解決抽油桿本體、連接絲扣的抗扭問(wèn)題，防止抽油桿斷脫。

4.用旋轉(zhuǎn)式油管錨替代在用的油管錨，減小因?yàn)楣?、桿彎曲造成的管、桿脫扣。

5.螺桿泵系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)。開(kāi)發(fā)螺桿泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)調(diào)整的軟件，對(duì)螺桿泵下井前的檢驗(yàn)、組裝、設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。測(cè)量光桿扭矩、轉(zhuǎn)速、軸向力及電力參數(shù)進(jìn)行泵況診斷，使油井、驅(qū)動(dòng)設(shè)備、油管、抽油桿及相關(guān)參數(shù)合理匹配，并隨著地層壓力、產(chǎn)能、產(chǎn)液物性等的改變進(jìn)行設(shè)備和參數(shù)的調(diào)整，最終達(dá)到供抽協(xié)調(diào)。

6.油井產(chǎn)層供液能力好壞、高低，決定了螺桿泵的使用效率。因此，建議在今后油井原油舉升方式上應(yīng)科學(xué)、合理考慮其工藝設(shè)計(jì)條件。采油工藝的選擇至原油提升設(shè)備的選型，必須依據(jù)油井油藏供液能力方面的客觀現(xiàn)實(shí)，依托油藏工程方面科學(xué)的研究、預(yù)測(cè)、分析，“因井制宜”才能發(fā)揮較好的經(jīng)濟(jì)效益。

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