1、采油螺杆泵故障原因分析及对策姜 山绪论螺杆泵采油系统是近几年迅速发展起来的机械采油设备，在稠油和出砂采油井中，该系统正成为替代抽油机采油的重要方式。螺杆泵采油技术已日臻成熟，一方面，大批新型螺杆泵相继问世，螺杆泵及其配套设备制造质量得到明显的提高；另一方面，螺杆泵采油技术及管理水平也有一定进步。如何进一步提高螺杆泵采油技术和管理水平，已成为国内外各油田普遍关注的问题。通过对螺杆泵井故障种类、故障形式、故障原因具体分析，基本上总结出了一套解决方法。完善了油井管理中包括的油井的正确设计、规范的施工和合理的监测与维护，保证了螺杆泵采油井的正常生产，延长螺杆泵使用寿命，提高经济效益，并对螺杆泵配套采油
2、技术进行了完善，进而建立了建全生产管理体系。1 正常工况具体表现正常工况具体表现为：泵效、沉没度、电流等参数在正常范围。系统运行稳定，参数没有大幅度波动，工作扭矩和轴向力为平稳直线，扭矩值在正常范围内。2 抽油杆断脱故障抽油杆断脱故障的特点：在短期内，泵效大幅度下降，动液面迅速上升，电流下降甚至接近空载电流，油套压不等。扭矩和轴向力仍为平稳直线，光杆扭矩远小于正常工作范围，轴向力也小于正常范围。2.1 杆柱断裂和脱扣的原因分析造成采油螺杆泵杆柱断裂的主要原因有以下几种：a)抽油杆外径选择偏小b)杆体在制造过程或使用过程中产生缺陷c)井下出现异常现象导致抽油杆过载d）由于井筒弯曲抽油杆在井中作旋
3、转运动采油螺杆泵脱扣的主要原因有：a)抽油杆柱振动的影响b)泵卡、蜡堵时，反扭矩大于螺纹连接处预紧力产生的扭矩，就会发生脱扣现象c)抽油杆柱运动时，由于离心力的作用，对抽油杆形成卸扣力矩导致脱扣d)螺杆泵井洗井时，在转子底部造成向上的推力，导致螺纹预紧力和预紧力矩降低，发生脱扣现象e)在地面电机停机或过载停机时，抽油杆柱进行反转运动，导致脱扣现象f)抽油杆柱的连接螺纹上扣扭矩不足、预紧力偏低，出现脱扣现象g)螺纹牙齿强度不够、出现撸扣和粘扣失效，导致脱扣现象2.2 对策针对以上抽油杆的断脱扣的机理分析，采取杆柱防断脱措施。（1）机械防反转装置 （2）井下回流控制阀 （3）放气阀防正转 （4）抽
4、油杆防脱器的应用（5）扶正器的使用3 泵漏失故障泵漏失故障表现为：泵效逐渐下降，动液面上升，电流逐渐下降，扭矩值低于正常范围，轴向力低于正常范围，但仍大于杆柱在采出液中的重量，油套压在一定程度上连通。3.1 泵漏失故障原因分析泵长期工作，定子与转子磨损导致泵漏失。影响泵漏失的因素归根结底是由于泵的密封性故障，其主要体现在质合金腐蚀、碳化硅腐蚀、石墨环腐蚀、O型密封圈的腐蚀、金属环腐蚀、热损失效和摩擦失效。3.2 对策施工作业时，必须严格检查泵和管柱的丝扣有无损伤。在抽油杆上安装扶正器，减少在生产过程中抽油杆与油管的磨擦。4 定子溶胀故障定子溶胀故障表现为：泵效和动液面正常，电流增加。光杆工作扭
5、矩增加，超过正常范围，轴向力正常。4.1 定子溶胀故障分析螺杆泵定子下入井中后，浸泡在原油中，作为定子材料的橡胶在原油中往往溶胀，体积变大。螺杆泵在工作过程中，定转子之间需要一定的过盈配合，定转子之间的过盈量除了设计的初始过盈量以外，还有定子橡胶的溶胀和温胀作用引起的附加过盈。4.2 对策在投产下泵之前进行泵定子橡胶与产出原油的溶胀性试验，保证安装的泵在一定工作条件下有合适的承压能力,减少泵的单级承压,从而减少橡胶承受过高的压力，选择与该油井原油相匹配的定子橡胶；选择较好的橡胶及泵的下入位置；对生产过程进行评估,减少分层现象。5 定子脱胶故障定子脱胶故障表现为：表现形式为泵效急剧下降，动液面上
6、升，电流下降并波动，光杆扭矩下降很大，光杆扭矩会出现不规则波动，光杆轴向力低于正常值，但仍高于杆柱在采出液中的重量。5.1 定子脱胶故障分析粘合剂和套筒之间失效或者粘合剂与橡胶之间失效将引起胶结失效。胶结失效多数是因为注胶过程中产生的生产缺陷；橡胶的损坏也会影响胶结脱胶。5.2 对策脱胶一般与生产有关，橡胶与井底条件不相容就容易产生脱胶,应检查橡胶与井中流体的相容性。定子橡胶掉块、脱胶一般是泵的质量问题,应从购货环节上加以预防。在下泵施工前对螺杆泵进行仔细检查，严防不合格泵下入井中；合理设计油井生产参数，防止泵干抽。6 管漏失故障管漏失故障表现为：具体表现为泵效下降，动液面上升，电流减小，光杆
7、扭矩低于正常范围，光杆轴向力略低于正常范围，但仍高于杆柱在流体中的重量。6.1 管漏失故障分析螺杆泵井作业时油管扣没上紧而漏失或作业时油管扣已损坏但没检查出仍使用后漏失。在停机时转子倒转，反向给油管一个卸扣作用力造成泵上部油管倒扣松动漏失。当油管与抽油杆接触，在生产中不断相互磨擦也会造成油管漏失。6.2 对策防止腐蚀穿孔的油管人井防止入井油管丝扣有损伤, 丝扣上紧, 以防生产过程发生松扣定子和转子入井前要检查, 防止磨损严重的定子和转子人井出砂严重的井要有防砂措施, 防止定子橡胶磨损过快防止在高含 h2s 的井中使用起出井内全部杆柱及管柱，经检查处理后确保油管无漏失重新下井。7 管结蜡故障管结
8、蜡故障表现为：具体表现为动液面上升，泵效下降，同时电流上升，扭矩值高于正常范围，并且不规则波动，轴向力偏低，但仍在正常范围。7.1 管结蜡原因分析油井中的结蜡现象及原因：含蜡原油在地层的温度和压力下，蜡一般溶在原油中。随着油从井筒中上升，系统的压力下降，气体从原油中逸出，并发生膨胀、吸热、导致原油温度降低，同时由于气体会把原油中的轻组分带出一部分，使原油的溶蜡能力降低，石蜡结晶就从原油中析出，造成油管结蜡。7.2 对策在油田开发过程中，原油从井底向上运动，温度和压力逐渐降低。当温度和压力降到某一数值时，原油中溶解的蜡开始析出，并逐渐沉积在油管壁及抽油杆上。通常人们采用两种方法控制结蜡：一是防蜡
9、，即使用化学防蜡剂，避免蜡的生成和沉积；二是清蜡，根据实际情况周期性清蜡。油田常用的油井清防蜡方法主要是机械清蜡、热力清防蜡、表面能防蜡、化学剂清防蜡、磁防蜡和微生物清防蜡等。8 结论影响螺杆泵使用寿命的因素很多，通过长期的实践摸索，从产品质量的角度分析其主要因素有以下几点。1、定、转子的加工精度及表面光洁度； 2、定子橡胶的耐温、耐油、耐气浸性能； 3、定子橡胶与金属外套的粘结强度； 4、定子内腔及转子的直线度5、定、转子间合理过盈量的选择；6、转子合理转速的确定。为了保证螺杆泵采油井正常生产， 延长螺杆泵机组的使用寿命和适应螺杆泵采油井管理的需要，制定螺杆泵井管理规程。参考文献1徐建宁，屈文涛.螺杆泵采输技术M.北京：石油工业出版社，2006.82利弗尼立克，吉姆布伦南.螺杆泵与井下螺杆钻具M.侯玉芳. 北京：石油工业出版社，2009.33聂飞朋，马英，张雪梅，李临华，陈伟.地面驱动螺杆泵井工况诊断新方法J. 山东：断块油气田，20074许军，王永强.螺杆泵井杆管磨损原因分析及治理措施J.石油机械，20055任斌，顾维毅，陈君，张漪，吴进超.双螺杆泵机械密封失效分析及对策J. 化学工程与装备,20106 陈实,王海文,赵伟,于建梅.螺杆泵井偏磨机理研究J. 断块油气田,2007
