引 言
提到采油螺杆泵,或许很多人都是陌生的、不了解的。 但是在石油开采过程中,螺杆泵有着举足轻重的地位。目前 在大庆油田就有八千多口生产井应用螺杆泵采油。但是因为 工作原理的原因以及生产实践中出现这样那样的问题,又容 易导致螺杆泵发生故障。下面我们就对螺杆泵故障诊断及预 防措施做出具体的分析,希望对螺杆泵施工和应用人员有所 帮助。
1 对螺杆泵工作原理的的简要介绍
螺杆泵是渐进式容积泵,与其它的采油方式相比较,它 可以开采高粘度、高含沙量和含气量的原油,它有自己独具 一格的特点。目前螺杆泵在全国各油田已经得到了广泛的应 用。螺杆泵按照驱动方式可以分为两种,分别是电动潜油螺 杆泵和地面驱动井下螺杆泵。本文主要介绍地面驱动井下螺 杆泵。螺杆泵采油系统主要是由四部分组成的分别是:电控 部分、地面驱动部分、井下部分以及配套的工具组成。井下 部分有两个重要的组成部分:转子和定子。转子是运动的零 部件,是用一根高强度的钢筋加工而来,它的空间曲线是单 螺旋面或双螺旋面的,并且在它的表面镀上了一层坚硬的 铬,从而提高它的抗磨能力;定子是固定的零部件,它是以 丁腈橡胶为衬套硫化粘接在管体外套内形成,它与转子最大 的区别是它的空间曲线是双螺旋面或三螺旋面的。工作时利 用摇摆线的线性形成封闭性的空间。当转子和定子进行相互 运动时,在吸入端形成封闭腔,封闭腔沿轴向进行从吸入端 向排出端的运动,在排出端消失的同时,在吸入端形成新的 封闭腔。随着封闭腔的周而复始的形成、运动、消失,迫使 油、气、水通过一个个封闭腔,从吸入端被挤到排出端,进 而被举升到地面的过程就是石油通过螺杆泵采收的作业过 程。
2 螺杆泵的诊断以及预防措施
本文针对螺杆泵故障形式做了分析:即通常有管脱、杆 脱、杆断、管柱漏失、定子失效、蜡堵、输油管线堵及供液 不足等八种常见的问题,在这几种问题中,杆脱(断)和供 液不足是螺杆泵经常发生故障的主要形式。因此我们需要结 合生产实践的经验,对这些故障的表现加以诊断,并提出预 防措,
2.1 管脱故障的诊断及预防措施
(1)故障表现:使用螺杆泵时压不出液体,电机工作 电流比正常工作值要小的多,在压强方面表现为油压与套压 基本是一样的或者两值非常接近,与此同时动液面是比泵挂 的深度要高一些的。
(2)诊断方式:可以关闭出油阀门,使得油压保持稳 定不出现上升的现象,把套压给排出之后,如果油压也随着 套压下降而下降。那就说明发生了管脱的问题。
还有种验证的方式那就是从油管中注射液体,如果油套 压相同也可以说明发生了管脱的问题。
(3)预防措施:我们可以检查四个油锚的坐封压力是 不是在6-8 吨之间,如果在就说明固定牢固了,之后再检查 油管丝扣是否扣紧了,同时我们在上油管丝扣时要注意管与 管之间的同心度。做到这些可以避免管脱的故障发生。
2.2 杆脱故障的诊断及预防措施
(1)故障表现:井口不往外出液体,与管脱相同,电 机工作电流比正常时要小很多,油压和套压的值是不相同 的,与此同时动液面也是高于泵挂的高度很多的。
(2)诊断方式:把井口调整成为整压,然后不断提升 油压,同时把套压给排出,如果此时油压是不变化,保持原 值,就说明发生了杆脱问题。还有一种杆脱的现象,驱动头 如果对反转机构没有防护时,停机光杆不进行反转运动,在 驱动头的下面发现防护时碰撞的痕迹。我们还可以通过注射 液体的方法诊断。如果注入少量的液体,而泵压却是处于直 线上升的状态,这时停泵观察,泵压不下降,用手盘动皮带, 可以转动,这两种情况都是杆脱故障最为具体的表现形式。 (3)预防措施:目前我们使用的抽油杆丝扣具有足够 强度的抗拉力,在进行作业时需要把抽油杆的丝扣擦拭干净 并且扣紧。针对粘度较大的石油,我们需要对螺杆泵的温度 以及它的使用的方式进行不同程度的调节,我们这样做的目 的是可以把固体的石油活动开来,减少杆与原油之间的摩 擦,另一方面是利用惯性,就可以减小电流,降低能耗。我 们做到这几个方面就可以提高杆的使用年限,减少杆脱故障 的发生率。
2.3 杆断故障的诊断与预防措施
杆断问题与杆脱问题的表现与诊断方式基本是一样的, 因此我们对这两个问题的检修方式都是差不多的。不过除此 之外还需要做到的预防措施是,在选取油杆时尽量选取空心 的抽油杆,可以在最大程度上避免油杆的变形问题。
2.4 管柱漏失故障的诊断与预防措施
(1)故障表现:管柱故障最为明显的表现为油压下降, 同时产油量也会减少,但是这种情况下电机工作时的电流是 维持在正常值的。
(2)诊断方式:如果对井口进行蹩压,油压上升的速 度是较较慢,这时再进行停机观察,油压又在缓慢下降,如 果出现了这种情况,很显然发生了管柱漏失的问题。
(3)预防措施:作业时把需要把油管丝扣上紧,用来 防止在运转过程中出现定子和转子的摩擦现象的出现。同时 在放入井下之前要进行严格的检查,避免磨损严重的定子和 转子放入井中,除此之外还需要做好防砂石的措施。
2.5 定子失效故障的诊断与预防措施
(1)故障表现:在进行运转的过程中泵的实际采油量 远小于理论采油量,甚至发生采油量为零的现象,这时电机 工作电流值与正常工作时的数值是没有差别的。根据螺杆泵 的采油原理可知,定子橡胶掉块、脱胶、磨损严重等现象的 发生都会导致定子失效故障的出现,因此我们需要时刻关注 定子的橡胶是否完好。
(2)诊断方式:我们可以把井口的压强调整为整压,这 个时候出现油压上升很慢或不升的现象,由于我们正进行注 油,套是不运动的;可是测液面会发生变化,动液面在井口。 在这样的情况下,就能确定定子失效。
(3)预防措施:定子橡胶掉块、脱胶、磨损严重等问 题的出现一般是泵的质量存在问题,应从制造环节上加以预 防,提高定子的制造质量,增强橡胶与泵壳内表面的粘接强 度,就可以避免此类问题的发生。
2.6 结蜡故障的诊断及预防措施
(1)故障表现:油压表现为正常值,排量值正常,电 流的数值明显高于正常电流。
(2)诊断方式:井口调整为整压,如果油压值出现上 升,套压值出现下降,此时停机观察现象,油压不降,说明 发生了结蜡故障。
(3)预防措施:需要安排人员定期进行洗井清蜡的工 作。
2.7 输油管线堵的诊断及预防措施
(1)故障表现:油压明显出现升高的现象,排量出现 降低现象,电流明显高于正常电流的现象出现。
(2)诊断方式:把井口调整为整压,油压上升的现象出 现,停机观察时,油压不降维持现状。
(3)预防措施:安排人员定期用热油清洗输油管线。
2.8 供液不足的诊断及预防措施
(1)故障表现:出现油压持续降低的表现,排量逐渐 降低,电流逐渐降低。
(2)诊断方式:出现油压上升的表现,停机进行观察, 油压不降;严重时出现井口不出液体的问题。
(3)预防措施:根据油井的供液能力的不同选取不同 排量的螺杆泵,使泵的排量与井的供液能力相互匹配,还需 要对液面进行定期的测量,预防供液不足问题的出现。
3 结束语
螺杆泵在我国石油开采的过程中应用的越来越广泛,得 到了广大石油开采人员的认可。本文作者结合大量的实际现 场工作经验,分析得出:如果在制造过程中忽略产品质量、 在下井之前和下井过程中操作不得当、在使用过程中维护不 及时或者监控不得力等情况出现,就很容易造成故障现象的 发生。因此我们需要提前做好预防措施,不断提高故障分析 能力和解决问题的能力,保证螺杆泵顺利进行石油的开采。