采油螺杆泵故障研究论文

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论文关键词：螺杆泵原理故障分析对策

论文摘要：介绍了螺杆泵的结构、工作原理和特点。对其在古城油矿使用过程中出现的问题进行分析，并提出相应的对策

一、螺杆泵采油工艺简介

螺杆泵作为一种油田采输工艺技术，是一种行之有效的采输手段，广泛应用于采油生产，而且被广泛应用于油田地面油气集输系统。这一切均取决于其对于输送介质物性有着优越的适应性，尤其是对于气液混合物的输送，能很好的解决普通容积泵所面临的气蚀、气锁、砂卡问题，达到很高的效率。

二、螺杆泵采油装置结构及其工作原理

螺杆泵采油装置是由井下螺杆泵和地面驱动装置两部分组成。二者由加强级抽油杆作为绕轴，把井口驱动装置的动力通过抽油杆的旋转运动传递到井下，从而驱动螺杆泵的转子工作。螺杆泵结构如图1所示:井下螺杆泵是由一个单头转子和一个双头定子组成，在两件之间形成一个个密闭的空腔，当转子在定子内转动时，这些空腔沿轴向由吸入端向排出端方向运动，密封腔在排出端消失，同时在吸入端形成新的密封腔，其中被吸入的液体也随着运动由吸入端被推挤到排出端。最终这些封闭腔随转子旋转，从泵入口向出口方向移动，并将液体由进口端推向出口端，排入到管线，举升到地面。

三、螺杆泵性能特点

1、螺杆泵属于容积式泵，液体沿输液元件的轴向均匀、低速流动，是螺杆泵具有独特的优点。

2、液体的种类多，粘度范围大，可抽稠油和高含蜡原油。

3、适应产量方面，从几立方米到高产的几百立方米均可顺利举升。

4、携砂能力强，衬套材料对砂粒等固体杂物有容让性，可抽含砂原油。还具备高气液比处理能力，不发生气锁。

5、运动部件少，没有阀件和复杂流道，油流扰动小，水力损失低，泵效达70％，系统效率达60％

6、流量调节容易，改变地面驱动装置的转速就可实现。

7、整套设备易损件少，井口驱动头仅有1套需润滑的驱动头，井下设备也只有1个移动件，维护方便，运行费用低。

8、螺杆泵采油系统的主要缺点是扬程较低。目前，最大清水扬程仅为2600米，不能满足深井开采要求。

四、螺杆泵采油故障原因分析

应用螺杆泵采油工艺技术，目的是通过螺杆泵采油工艺解决稠油在油井井筒中的流动问题、地层疏松引起的出砂问题，自从在B125区使用螺杆采油工艺以来，这一新工艺、措施的引进及应用取得了良好的效果。但是在使用过程中出现一些问题值得讨论。

1、井口回压高、负荷重造成烧皮带频繁、电机烧毁

原因：

a、因为混合物流体的粘度过高，根据B125区原油粘度为348～7092mPa.s，胶质和沥青质的含量为21.95～44.4％，含蜡量为7.42～15.58%.原油胶质和沥青质的含量较高。原油在井下泵的强烈搅拌作用下，原油和水形成乳化程度很高的油包水型乳状液，乳状液的粘度随着乳化程度的升高（水滴颗粒被搅拌得很细）而大幅度提高，远远超出了螺杆泵负荷能力。

b、驱动装置故障引起机械负荷增大，主要有中间滚轴轴承磨损造成受力不均引起负荷增大，上下两端的定位扶正滚珠轴承磨损、输入轴齿面和主锥体齿面啮合间隙过大造成受力不均引起负荷增大

c、因为原油在举升过程粘度会升高，所以一些螺杆泵井一旦回压过高则必须洗井才能恢复生产，同时地面输油管线需要扫线。因为乳状液的粘度对于温度的敏感性低，加温对于降粘效果不明显，通常将转子提出泵筒后采用反洗井。

1、抽油杆、转子及油管脱扣

原因：

a、由于螺杆泵井采用φ25mm高强度抽油杆和φ36mm空心抽油杆，由于扭矩大，很容易造成杆断和防脱器碎裂和过载停机，断脱位置在上、中、下均有。主要是停机时因为扭力卸载，抽油杆高速反转，其反转速度远远高于正常开抽时的正转速度，此时抽油杆非常容易脱扣，甚至造成油管脱扣。

b、目前使用的油管锚为机械式座封，在座封时主要靠给油管加压使其坐封。加压使油管在井内严重弯曲，抽油杆在油管内工况恶化，坐封力不好控制，故易导致油管脱扣。

3.驱动装置的密封性差

现有地面驱动装置密封有两处：一是减速器油封密封，二是井口盘根盒密封。尤其井口盘根密封漏油严重，因为现在采用的盘根为“O”型聚乙烯四氟，对光杆磨损较大，造成光杆外径变细，新加盘根后，光杆与盘根之间密封由于盘根的可塑性差造成间隙过大，导致从盘根处漏油。

4、井下工况判断不精确

目前尚无有效的螺杆泵工况监测手段，对螺杆泵井的泵况诊断仅有2种方法。一是观察运行电流，看电流是否在正常范围之内；二是井口憋压测试压降，通过观察油、套压的变化，绘制变化曲线进行分析，对出现的复杂情况难以准确诊断。

5、泵最佳实际排量与油井产能不匹配

五、对策

1、对反向乳化严重的油井，采用环空加破乳剂的方式生产，降低产出液粘度，并可提高螺杆泵的吸入能力。

2、采用电动潜油螺杆泵，减少由于抽油杆搅动引起的粘度增加，并可提高油井的流通面积，井下机组运转产生的热量还可加热原油降低井筒流体的入泵粘度。

3、采用传递高扭矩的抽油杆，解决抽油杆本体、连接丝扣的抗扭问题，防止抽油杆断脱。

4、用旋转式油管锚替代在用的油管锚，减小因为管、杆弯曲造成的管、杆脱扣

5、对盘根密封的泄漏一是采用高塑性盘根，二是使用带锥度的盘根盒。

6、螺杆泵系统优化设计

开发螺杆泵系统设计参数调整的软件，对螺杆泵下井前的检验、组装、设计进行优化。测量光杆扭矩、转速、轴向力及电力参数进行泵况诊断，使油井、驱动设备、油管、抽油杆及相关参数合理匹配，并随着地层压力、产能、产液物性等的改变进行设备和参数的调整，最终达到供抽协调。

7、油井产层供液能力好坏、高低，决定了螺杆泵的使用效率。因此建议在今后油井原油举升方式上应科学、合理考虑其工艺设计条件。采油工艺的选择至原油提升设备的选型，必须依据油井油藏供液能力方面的客观现实，依托油藏工程方面科学的研究、预测、分析，“因井制宜”才能发挥较好的经济效益。