螺桿泵作業(yè)故障與精準(zhǔn)處理研究

馬永華

摘 要：螺桿泵采油是迅速發(fā)展起來的機(jī)械采油方式，如何進(jìn)一步提高螺桿泵作業(yè)采油技術(shù)和管理水平已成為油氣井下作業(yè)中心普遍關(guān)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(yè)的管理水平，延長檢泵周期，提高油井作業(yè)整體經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：螺桿泵；故障；分析；對策

螺桿泵作為一種機(jī)械采油設(shè)備，具有其他抽油設(shè)備所不能替代的優(yōu)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(fā)的不斷深入，生產(chǎn)成本逐年增加，綜合含水率不斷上升，三次采油技術(shù)的不斷發(fā)展，螺桿泵采油得到了較大規(guī)模的應(yīng)用，隨之螺桿泵井的作業(yè)工作量也在不斷地增加，作業(yè)技術(shù)要求越來越高。

一、螺桿泵的結(jié)構(gòu)及工作原理

1、螺桿泵的結(jié)構(gòu)

螺桿泵的結(jié)構(gòu)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(nèi)的橡膠也是螺旋形狀，但與螺桿的螺旋有一定的差別。當(dāng)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(zhuǎn)動不斷上移，而下部也不斷形成新的空間。當(dāng)井筒內(nèi)的液體被吸入這個空間后，這些液體隨螺桿的轉(zhuǎn)動，被不斷帶動擠入油管內(nèi)。這樣，螺桿不斷轉(zhuǎn)動，井筒內(nèi)液體也不斷被擠入油管內(nèi)。隨著液體量的增加，一直被排到地面。

二、螺桿泵采油系統(tǒng)組成

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

地面驅(qū)動井下單螺桿泵主要由電控部分、地面驅(qū)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(jī)的啟、停。該裝置能自動顯示、記錄螺桿泵井正常生產(chǎn)時的電流、累計運(yùn)行時間等，有過載、欠載自動保護(hù)功能，確保生產(chǎn)井正常生產(chǎn)。

2、地面驅(qū)動部分

地面驅(qū)動裝置是螺桿泵采油系統(tǒng)的主要地面設(shè)備，是把動力傳遞給井下泵轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)抽汲原油的機(jī)械裝置。從變速形式上分，有無級調(diào)速和分級調(diào)速。機(jī)械傳動的驅(qū)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(shí)現(xiàn)一級減速。它將電機(jī)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(zhuǎn)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(fù)荷傳遞到采油樹上。

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

（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(yè)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??；

②桿體在制造過程或使用過程中存在缺陷；

③桿管偏磨嚴(yán)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(zhuǎn)扭矩大于螺紋連接處預(yù)緊力產(chǎn)生的扭矩，就會發(fā)生脫扣現(xiàn)象；

③螺桿泵井洗井時，在轉(zhuǎn)子底部造成向上的推力，導(dǎo)致螺紋預(yù)緊力和預(yù)緊力矩降低，發(fā)生脫扣現(xiàn)象；

④在地面電機(jī)停機(jī)或過載停機(jī)時，抽油桿柱發(fā)生高速反轉(zhuǎn)運(yùn)動，導(dǎo)致脫扣現(xiàn)象；

⑤抽油桿柱的連接螺紋上扣扭矩不足、預(yù)緊力偏低，出現(xiàn)脫扣現(xiàn)象；

⑥螺紋牙齒強(qiáng)度不夠、出現(xiàn)擼扣和粘扣失效，導(dǎo)致脫扣現(xiàn)象。

（2）桿柱斷裂和脫扣故障的作業(yè)對策

針對上面抽油桿的斷脫扣的機(jī)理分析，采取桿柱防斷脫措施。

①機(jī)械防反轉(zhuǎn)裝置；

②井下回流控制閥；

③抽油桿防脫器的應(yīng)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(zhuǎn)子和定子之間形成封閉空腔。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，封閉空腔沿軸線方向運(yùn)動時將吸入端吸入的液體向排出端運(yùn)移。如果定子的橡膠襯套磨損或脫落，轉(zhuǎn)子和定子之間就形成不了封閉空腔。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，空腔內(nèi)的液體會沿轉(zhuǎn)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(xiàn)漏失后還保持有一定的自噴產(chǎn)量，當(dāng)憋泵是油管壓力緩慢上升，停機(jī)后壓力下降，但幅度不大. 修井作業(yè)后螺桿泵恢復(fù)正常的抽油能力，油井也恢復(fù)正常時的產(chǎn)液量。

如果油井沒有自噴能力，當(dāng)螺桿泵漏失嚴(yán)重時產(chǎn)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(jī)時油管壓力會快速下降。

（2）螺桿泵井漏失故障的作業(yè)處理方法

①及時發(fā)現(xiàn)問題，及時采取檢泵措施，恢復(fù)螺桿泵的抽油能力。

②沉沒度比較高時，檢泵過程中應(yīng)更換大一級排量的螺桿泵，提高油井的產(chǎn)量。

③對于沉沒度較高的螺桿泵井應(yīng)觀察產(chǎn)液量、壓力的變化，及時調(diào)整泵的運(yùn)行參數(shù)，提高螺桿泵抽油能力和油井的產(chǎn)量。

3、螺桿泵井管漏失的故障及處理

（1）故障原因

機(jī)械采油過程中如果井下油管、套管竄通，會使機(jī)械做功抽汲的一部分液量通過管柱泄漏點(diǎn)漏到油、套管環(huán)形空間，再通過泵的吸入口吸入，形成往復(fù)循環(huán)。這樣，就使泵的揚(yáng)程降低，井口產(chǎn)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(huán)。 由于泵的揚(yáng)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(xiàn)問題，影響油井的正常生產(chǎn)，層間矛盾就會加劇. 待處理完恢復(fù)正常生產(chǎn)后，產(chǎn)液量比較容易恢復(fù)，但含水率恢復(fù)就比較慢或不能恢復(fù)到以前的水平。

類似油管刺漏的原因還有油管掛不嚴(yán)等，都會使泵抽出的液體在油管、套管之間形成循環(huán)，造成產(chǎn)液量、油管壓力等生產(chǎn)數(shù)據(jù)下降。

（2）處理方法

①檢泵作業(yè)，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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