螺桿泵作業故障與精準處理研究

馬永華

摘 要：螺桿泵采油是迅速發展起來的機械采油方式，如何進一步提高螺桿泵作業采油技術和管理水平已成為油氣井下作業中心普遍關注的問題。文章通過對螺桿泵的部分故障原因提出了針對性的分析及對策，以此來完善并提高螺桿泵油井作業的管理水平，延長檢泵周期，提高油井作業整體經濟效益。

關鍵詞：螺桿泵；故障；分析；對策

螺桿泵作為一種機械采油設備，具有其他抽油設備所不能替代的優越性，它主要適用于含砂、高含氣井的開采，具有體積小、安裝方便、無污染、能耗低等易于推廣的重要特征。近年來，隨著油田開發的不斷深入，生產成本逐年增加，綜合含水率不斷上升，三次采油技術的不斷發展，螺桿泵采油得到了較大規模的應用，隨之螺桿泵井的作業工作量也在不斷地增加，作業技術要求越來越高。

一、螺桿泵的結構及工作原理

1、螺桿泵的結構

螺桿泵的結構主要由上接箍、上筒、襯膠筒、下接頭及螺桿組成。

2、螺桿泵的工作原理

螺桿泵的工作部位是由襯膠筒和螺桿組成。襯膠筒內的橡膠也是螺旋形狀，但與螺桿的螺旋有一定的差別。當螺桿插入襯膠筒后，螺桿與襯膠筒的橡膠形成多個密封的空間，這些空間的位置隨螺桿的轉動不斷上移，而下部也不斷形成新的空間。當井筒內的液體被吸入這個空間后，這些液體隨螺桿的轉動，被不斷帶動擠入油管內。這樣，螺桿不斷轉動，井筒內液體也不斷被擠入油管內。隨著液體量的增加，一直被排到地面。

二、螺桿泵采油系統組成

螺桿泵采油系統按不同驅動方式可分為地面驅動和井下驅動兩大類。地面驅動螺桿泵主要有皮帶傳動和直接傳動兩種型式。井下驅動螺桿泵可分為電驅動和液壓驅動兩種形式，目前油田常用的是地面驅動井下單螺桿泵采油系統，以地面驅動井下單螺桿泵采油系統為例說明其組成。

地面驅動井下單螺桿泵主要由電控部分、地面驅動部分、井下螺桿泵、配套工具等四部分組成。

1、電控部分

電控箱是螺桿泵井的控制部分，控制電機的啟、停。該裝置能自動顯示、記錄螺桿泵井正常生產時的電流、累計運行時間等，有過載、欠載自動保護功能，確保生產井正常生產。

2、地面驅動部分

地面驅動裝置是螺桿泵采油系統的主要地面設備，是把動力傳遞給井下泵轉子，使轉子實現自轉和公轉，實現抽汲原油的機械裝置。從變速形式上分，有無級調速和分級調速。機械傳動的驅動裝置主要由以下幾部分組成：

（1）減速箱。 主要作用是傳遞動力并實現一級減速。它將電機的動力由輸入軸通過齒輪傳遞到輸出軸，輸出軸連接光桿，由光桿通過抽油桿將動力傳遞到井下螺桿泵轉子。減速箱除了具有傳遞動力的作用外，還將抽油桿的軸向負荷傳遞到采油樹上。

（2）電動機。它是螺桿泵井的動力源，將電能轉化為機械能，一般用防爆型三相異步電動機。

（3）密封盒。主要作用是防止井液流出，起密封井口的目的。

（4）方卡子。主要作用是將減速箱輸出軸與光桿連接起來。

三、螺桿泵部分故障原因及作業對策。

1、螺桿泵桿斷脫故障原因與對策

（1）桿柱斷裂和脫扣的原因分析

造成螺桿泵井中抽油桿柱斷裂的主要原因有以下幾種：

①抽油桿外徑選擇偏小；

②桿體在制造過程或使用過程中存在缺陷；

③桿管偏磨嚴重；

采油螺桿泵脫扣的主要原因有：

①抽油桿柱振動的影響；

②反轉扭矩大于螺紋連接處預緊力產生的扭矩，就會發生脫扣現象；

③螺桿泵井洗井時，在轉子底部造成向上的推力，導致螺紋預緊力和預緊力矩降低，發生脫扣現象；

④在地面電機停機或過載停機時，抽油桿柱發生高速反轉運動，導致脫扣現象；

⑤抽油桿柱的連接螺紋上扣扭矩不足、預緊力偏低，出現脫扣現象；

⑥螺紋牙齒強度不夠、出現擼扣和粘扣失效，導致脫扣現象。

（2）桿柱斷裂和脫扣故障的作業對策

針對上面抽油桿的斷脫扣的機理分析，采取桿柱防斷脫措施。

①機械防反轉裝置；

②井下回流控制閥；

③抽油桿防脫器的應用；

④扶正器及井下固定裝置的合理配置；

⑤平時盡量減少停井。

2、螺桿泵井漏失的故障及處理

（1）螺桿泵井漏失的故障原因

螺桿泵是靠空腔抽油，即轉子和定子之間形成封閉空腔。當轉子轉動時，封閉空腔沿軸線方向運動時將吸入端吸入的液體向排出端運移。如果定子的橡膠襯套磨損或脫落，轉子和定子之間就形成不了封閉空腔。當轉子轉動時，空腔內的液體會沿轉子與定子之間的空隙向下漏失，螺桿泵失去抽油能力。如果井的頁面比較高，具有一定的自噴能力，在螺桿泵出現漏失后還保持有一定的自噴產量，當憋泵是油管壓力緩慢上升，停機后壓力下降，但幅度不大. 修井作業后螺桿泵恢復正常的抽油能力，油井也恢復正常時的產液量。

如果油井沒有自噴能力，當螺桿泵漏失嚴重時產液量就會降為零，而且憋泵時壓力值不變或上升得很小，停機時油管壓力會快速下降。

（2）螺桿泵井漏失故障的作業處理方法

①及時發現問題，及時采取檢泵措施，恢復螺桿泵的抽油能力。

②沉沒度比較高時，檢泵過程中應更換大一級排量的螺桿泵，提高油井的產量。

③對于沉沒度較高的螺桿泵井應觀察產液量、壓力的變化，及時調整泵的運行參數，提高螺桿泵抽油能力和油井的產量。

3、螺桿泵井管漏失的故障及處理

（1）故障原因

機械采油過程中如果井下油管、套管竄通，會使機械做功抽汲的一部分液量通過管柱泄漏點漏到油、套管環形空間，再通過泵的吸入口吸入，形成往復循環。這樣，就使泵的揚程降低，井口產液量下降，無效功增大。抽油泵抽出的液體沒有全部被舉升到地面， 而是在井下循環。 由于泵的揚程降低，井口的油管壓力下降.憋壓上升緩慢，套管壓力隨著油管壓力的變化而變化。如果油井開采的油層差異大.層間矛盾突出，一些高壓、高含水層干擾著低壓或差油層的出油。一旦出現問題，影響油井的正常生產，層間矛盾就會加劇. 待處理完恢復正常生產后，產液量比較容易恢復，但含水率恢復就比較慢或不能恢復到以前的水平。

類似油管刺漏的原因還有油管掛不嚴等，都會使泵抽出的液體在油管、套管之間形成循環，造成產液量、油管壓力等生產數據下降。

（2）處理方法

①檢泵作業，檢查井下的所有油管及螺紋

②做好注水井的分層注水工作，減小層間矛盾.降低油井的含水率。

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