井下螺桿泵定子的失效分析及解決措施

王慧明（黃山工業泵制造有限公司，安徽 黃山 245000）

井下螺桿泵定子的失效分析及解決措施

王慧明
（黃山工業泵制造有限公司，安徽 黃山 245000）

在螺桿泵舉升技術中，螺桿泵定子是其中較為薄弱環節，定子失效將會使螺桿整體報廢，無法繼續使用，造成產油量大大下降，勞務作業量顯著增長。文章結合螺桿泵定子具體的失效情況進行詳細的分類，進而細致的分析了其失效出現的相關原因，同時針對相關原因提出了對應的解決措施。

井下螺桿泵定子；失效分析；解決措施

井下螺桿泵各種失效形式中最為主要是定子失效。很多油田普遍存在這一問題，定子失效占據非常高的比例，井下螺桿泵定子如果失效的話，螺桿泵整體都不能夠再進行正常運轉，進而會形成巨大的經濟損失，因此必須重視定子失效問題的解決。在對該問題處理的過程中需要對失效形式進行合理的分類，進而對相關失效問題形成原因進行詳細的分析，在此基礎上，針對失效問題提出了相應的改進措施，由此促進螺桿泵采油成本的降低。

1 定子失效形式

螺桿泵定子長時間承擔流體以及轉子對其施加的壓力、定子以及轉子形成的疾速摩擦力、轉子圍繞定子軸線運行過程中給定子內部造成的沖擊力；經受運行過程中摩擦以及沖擊形成的高溫；需要經受油井中存在的砂礫形成的磨損。此外，原油中存在大量的H2S、CO2氣體以及芳香族。而芳香族成分會導致定子出現膨脹，H2S、CO2氣體導致定子橡膠出現硬化或脆化，使得定子失去效用【1】。結合相關統計可得，井下螺桿泵定子出現各種失效形式基本可以總結為燒泵、損傷、脫膠、撕裂等形式，而磨損是其中最為重要的。

2 定子失效原因分析

2.1 磨損

如果采出液中存在一定量的砂，轉子以及定子過多，造成的密封線遭受磨損，泵容積效率大大下滑，漏失量顯著增加。螺桿泵定子遭受磨損主要是因為定轉子互相摩擦出現磨損，以及采出液中存在大量砂礫磨損定子【2】。螺桿泵在運行時，定轉子間存在相應的過盈值，導致定轉子二者存在摩擦，時間逐步推移，定子磨損日趨加重。磨損同螺桿泵具體的大小、工作壓差、轉速以及定子中橡膠的溫脹以及溶脹影響具有較大的聯系。具體體現在泵效以及動液面處于常態，電流加大，光桿扭矩逐步提升，不符合相關規定，嚴重的情況下會出現定轉子抱死問題，但是軸向力力度達標【3】。采出液中存在砂礫會磨損定子，這和砂礫的具體含量、大小、泵的級數以及轉速等存在極大的關系。

2.2 燒泵

螺桿泵定子橡膠遭遇高溫被燒壞，承載力喪失，這也就是燒泵。出現燒泵主要是因為沉沒度嚴重不足、

泵效大大下降，嚴重的會出現干抽，定轉子間的潤滑效果不理想，形成大量的熱量，但是采出液量不能及時帶走其中的熱量，造成泵內部溫度急劇上漲，灼燒定子橡膠。此外，泵入口處存在過量的自由汽，而橡膠直接接觸轉子，形成高溫；當泵效不高時，摩擦形成的熱量無法及時的散發出去，使得溫度快速上漲，長時間工作就會將泵燒壞。

2.3 撕裂

定子橡膠部分被撕裂，定子形狀會遭到破損，導致泵失去效用。而定子出現撕裂主要是因為橡膠存在的滯后、分層、氣浸的情況。滯后現象屬于橡膠獨特的屬性，一般出現在定子小直徑的部位，只因為橡膠超壓形成的。使得橡膠強度大大下降，直至被撕裂。氣浸是因為某一指定的氣體成分以及橡膠自身的滲透率共同形成的，當壓力下降過快時，在橡膠基體中以氣泡的形式存在，使其逐漸膨脹，進而引起撕裂。

2.4 脫膠

定子脫膠是因為黏合劑同橡膠或者套筒失效而使得膠結效能喪失導致的。膠結失效大多形成原因是注膠時形成的缺陷，或者橡膠出現破損對膠結形成了消極影響。

3 井下螺桿泵定子失效的解決措施

3.1 合理選配桿柱規格和轉速

結合泵自身的型號和井況對桿柱具體的受力進行準確的計算，利用第四強度原理對桿柱進行校核，同時選擇合適的桿柱，由此防止負荷過重，桿柱承載力欠缺由此出現斷桿或者擼扣的情況。泵速越高，理論上排量越大，當供液足夠時，泵效也就會很好，但是供液缺乏，極易發生抽空導致燒泵的問題，所以，必須選擇合適的泵速。近年來，普遍采用的螺桿泵轉速最高達到275 r/min，經常使用的轉速一般在60~150 r/min。

3.2 優化抽油桿柱扶正的位置和間距

根據對抽油桿動態的探究可知，抽油桿在對扭矩進行傳輸的過程中，會出側向位移的情況，在油管內壁難免會出現一定的摩擦。為規避發生偏磨情況，必須注意抽油桿位置問題，桿柱扶正器裝置的位置以及距離需要根據抽油桿規格、具體的動態、螺桿泵的型號、深度以及油管型號等實施優化，采用成熟的螺桿泵診斷手段，經過負荷檢測分析，努力精準判斷出螺桿泵發生偏磨的具體位置，為優化抽油桿扶正部位提供切實的依據，減輕偏磨造成的損害。

3.3 預防定子過早失效的對策

首先，明確油井是不是存在砂礫，假如砂礫含量超過3%，必須采用一定的防砂手段，減少采出液存在的砂量；在對螺桿泵進行設計的過程中，如果產液量同等，選用大排量泵實現泵速的降低，與此同時，也就使得泵內顆粒磨損速度的下降，也就在一定程度上控制了磨損顆粒對定子形成的磨損；從油井中抽取一定的油樣，用于定子橡膠適應性試驗，最大限度的確定橡膠的溶脹，計算出對應的溫脹，進而對螺桿泵最初的過盈量進行設計的時候，可以提前對橡膠溶脹以及溫脹進行充分的考量，由此也可以較好的控制螺桿泵的損壞。其次，采用等壁厚螺桿泵，因為該螺桿泵橡膠厚度較之一般的螺桿泵更加均勻，在螺桿泵運行時，橡膠膨脹情況也是均勻的，形成的熱量相對較少，同時該泵的散熱性能良好，規避了橡膠薄弱位置造成的過度的熱聚集，與此同時，匹配等壁厚空心轉子，降低了轉子造成的側向擠壓力，由此實現定子破損減輕，使得泵的使用時間得以延長。

3.4 對現場施工加強管理

加強現場管理，可以大大減少相關問題的出現。其一，可以確保施工質量，使得施工嚴格遵循施工標準進行，幾乎可以規避下泵時出現的桿柱脫落或者螺紋不達標而出現的擼扣問題；其二，可以有效把控油井工作動態，第一時間實施清蠟、疏通等措施，由此可以對桿柱運行負荷的異常增長進行有效的控制，切實防止負荷過量的情況的出現，嚴格按照操作細則組織工作可以防止操作失誤，也可以規避認為形成的斷脫情況的出現。

4 結束語

綜合上述分析可知，井下螺桿泵定子失效一般存在燒泵、損傷、脫膠、撕裂的失效形式，進而對此給出了一定的解決措施，可以實現對泵設計的優化，延長泵的使用期限，保障泵運行正常。

[1] 王桂萍.螺桿泵失效原因分析及預防對策[J].科技創新導報，2011,07:76.

[2] 向明光，殷泉東，張麗娜.螺桿泵失效原因分析及預防對策[J].內江科技，2011,11:113~114.

[3] 劉鵬，周巖，時培剛，余艷，宋建敏，趙先瑞.螺桿泵定子失效原因分析及預防對策探討[J].內江科技，2015,06:51+89.

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