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采油螺杆泵故障原因分析及对策


采油螺杆泵故障原因分析及对策
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. 关键词:螺杆泵;原理;故障分析;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. 2,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.

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