时间：2013-11-29 分类：机械
摘 要：螺杆泵工作时，杆柱不但受到拉应力，而且受到剪应力。如果设计不当或使用中监测不利，螺杆泵很容易发生故障。分析了螺杆泵故障形式，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8种。其中杆脱(断)和供液不足是螺杆泵常发生故障的主要形式。结合生产实践经验，对这些故障的表现而加以诊断，并提出预防措施。
关键词： 螺杆泵 故障诊断 预防措施
0引言
同其它采油方式相比，螺杆泵在开采高粘度、高含砂和含气量较大的原油时，有其独特的优点，目前在各作业区已得到广泛的应用。螺杆泵按驱动方式分为电动潜油螺杆泵和地面驱动井下螺杆泵，某队采用的全部是地面驱动井下螺杆泵。螺杆泵采油系统由电控部分、地面驱动部分、井下部分及配套工具组成。井下部分由转子和定子组成。转子是一根用高强度钢加工、表面镀硬铬的运动件，其表面为单螺旋面。定子以丁腈橡胶为衬套硫化粘接在缸体外套内形成，其表面为双螺旋面。转子和定子利用摆线的多等效动点效应形成封闭腔，当转子和定子作相对运动时，封闭腔沿轴向从吸入端向排出端运动，并在排出端消失，同时在吸入端形成新的封闭腔，随着封闭腔的不断形成、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。螺杆泵是一种容积式泵，没有阀件和复杂的油流通道，油流扰动小，排量均匀，受气体影响小，油液中的砂粒不易沉积，在开采高粘度、高含砂和含气量较大的原油时，同其它采油方式相比有独特的优点，螺杆泵适应的原油粘度为0-2500MPa·s(50℃)，适应的含砂量<5%，适应的温度<220℃，井斜要求≤3°，不适合于高H2S产出的油井。目前，由于相同排液能力下，螺杆泵系统装置一次性投资小，泵效高，系统效率高，耗电少，可比有杆泵节电5-7%，耗电量是电潜泵的一半左右，使螺杆泵有了更广泛的应用。
2 螺杆泵故障诊断及预防措施
螺杆泵一般用于高粘度、高含砂井采油，螺杆泵工作时，一方面杆柱承受拉力，一方面管柱、杆柱还承受很大的扭矩。因此，如果选井选泵不当，管柱和杆柱设计不当，泵质量不合格，防砂、防蜡措施不利，或生产时监测不力，都将会导致螺杆泵发生故障。有时是开机后没见出油就已发生故障，有时是生产一段时间后出现故障。经过详细分析，总结了螺杆泵常见的8种故障的诊断方法及其预防措施。
2.2管脱
(1)故障表现。井口不出液，电机工作电流比正常时小得多，油压与套压接近，动液面高于泵挂深度。
(2)验证方法。关闭出油闸门蹩压(以下简称\"井口蹩压\")，油压不升，泄套压，油压随之下降。从油管正注液体，油、套相通。
(3)预防措施。①油管锚按要求锚定牢固(坐封压力6-8t)②油管丝扣检查合格后上紧，上扣过程中注意管与管间的同心度，防止上偏扣。实例1：如某37井，今年3月24日量油不上液面，电机工作电流由33降至28A，油压0.54MPa，套压0.52 MPa，井口蹩压，油压不升，泄套压，油压随之下降;该井于今年3月28日检泵作业发现第32根油管公扣脱扣。
2.2杆脱
(1)故障表现。井口不出液，电机工作电流比正常时小得多，油压与套压不同，动液面高于泵挂深度。
(2)判断方法。井口蹩压，油压不升，泄套压，油压无变化。驱动头无防反转机构时，停机光杆不反转，驱动头下端口有被防掉方卡碰撞的痕迹。正注液体，注入量很少，泵压直线上升，停泵观察，泵压不降。用手盘皮带，可以盘转。
(3)预防措施。①选用的抽油杆丝扣抗拉强度足够大;②抽油杆入井时丝扣擦干净，上紧;③当原油粘度大于500MPa·S(50℃)时，螺杆泵首次开机前或生产中途停机较长时间后再次开机前，应当用高温高压热洗液反洗井，将油管内死油洗出，降低杆柱启动扭矩;④当原油的粘度较大时，采用多次启动法启动螺杆泵，即第一次启动让螺杆泵一动就停机;然后再启动，让螺杆泵旋转起来就停机;接着再次启动，让螺杆泵旋转数圈停机。如果电流正常，可启动螺杆泵进行生产。这样做的目的;一是把死油活动开，减少原油和杆柱间的摩阻;二是利用杆柱的转动惯性，从而降低杆柱承受的扭矩、降低启动电流。采用这种方法启动螺杆泵，可有效减少杆柱因启动扭矩过大发生杆断的几率，同时也减少电器设备因启动电流过大发生烧毁的几率;⑤掺化学药剂采油也是减少杆脱发生的一种有效方法，即从油套环空注入降粘剂，降低原油粘度;⑥保证地层供液跟得上泵的排量，防止泵抽空。实例2：如某42井，2011年22月30日量油不上液面，电机工作电流由39降至20A，井口蹩压，油压不升，泄套压，油压无变化，停机光杆不反转，正注液体，注入量很少，泵压直线上升，停泵观察，泵压不降，用手盘皮带，可以盘转;该井于今年2月3日检泵作业发现第222根杆下接箍丝扣以下脱。
2.3杆断
杆断后故障表现同杆脱一样，判断方法也一样。预防措施除了同杆脱故障一样外，还应做到。①选用扭矩足够大的抽油杆，在满足抗拉强度的条件下，尽量选择空心抽油杆。因空心抽油杆的最大扭矩是同直径实心抽油杆的2-5倍;②防止受伤、变形的抽油杆入井;③选用正规厂家的产品，避免不同心的空心抽油杆入井。实例3：如36井，今年2月24日量油不上液面，电机工作电流由29降至28A，井口蹩压，油压不升，泄套压，油压无变化，停机光杆不反转，正注液体，注入量很少，泵压直线上升，停泵观察，泵压不降，用手盘皮带，可以盘转;该井于今年2月26日检泵作业发现第84根杆距上接箍2.2m处扭断。#p#分页标题#e#
2.4管柱漏失
螺杆泵正式投产前都进行井口蹩压，以检验管柱的密封性，合格后才能投产(一般蹩压3-5MPa，稳压25-20min无压降为合格)随着生产的进行，管柱可能会出现漏失。
(2)故障表现。油压下降，产液量下降，电机工作电流正常。
(2)验证方法。①井口蹩压，油压上升较慢，停机观察，油压缓慢下降。②测液面，动液面在正常位置(漏失前的动液面)。
(3)预防措施。①防止腐蚀穿孔的油管入井;②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;③定子和转子入井前要检查，防止磨损严重的定子和转子入井;④出砂严重的井要有防砂措施，防止定子橡胶磨损过快;⑤防止在高含H2S的井中使用。实例4：某43井，今年4月28日量油从86降至36t，电机工作电流由32降至29A，井口蹩压，油压上升较慢，停机观察，油压缓慢下降，测液面，动液面由458.9m升至井口;该井于今年5月2日检泵作业发现第92根管下部公扣偏磨漏。
2.5定子失效
定子橡胶掉块、脱胶、磨损严重都会导致定子失效。
(1)故障表现。泵的实际排量远小于理论排量，甚至不出液，电机工作电流接近正常。
(2)验证方法。①井口蹩压，油压上升很慢或不升，正注油、套不通;②测液面，动液面在井口。
(3)预防措施。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。
2.6结蜡
(1)故障表现。油压正常，排量正常，电流明显高于正常电流。
(2)判断方法。井口蹩压，油压上升正常，套压下降，停机观察，油压不降。
(3)预防措施。定期洗井清蜡。
2.7输油管线堵
(1)故障表现。油压明显升高，排量降低，电流明显高于正常电流。
(2)判断方法。井口蹩压，油压上升正常，停机观察，油压不降。
(3)预防措施。定期用热油清洗输油管线。
2.8供液不足
(1)故障表现。油压逐渐降低，排量逐渐降低，电流逐渐降低。
(2)判断方法。井口蹩压，油压上升缓慢，停机观察，油压不降;供液严重不足时，井口不出液，出油口只往外排气，井口蹩压，油压不升，待液面恢复后，可抽出一定的液量，之后井口又不出液。对供液不足若发现不及时，将发生泵空抽，泵空抽时间过长将导致杆脱、杆断或定子失效，后果非常严重。
(3)预防措施。①根据油井的供液能力选泵，使泵的排量与井的供液能力匹配;②定期测液面(投产初期加密次数)，如果动液面持续下降并降到警戒线以下时(泵的沉没度要求大于50m)，立即停机，调低转数，降低泵排量，待液面恢复后开机;③加强对油压的监测，如果油压持续下降，应通知有关人员加密测动液面，同时每天从取样口观察井是否出油。若不出油应立即停机，采取进一步的措施。截止到目前，我队共采用此方法验证了螺杆泵井泵况39井次，其中断脱23井次，管漏失8井次，卡泵8井次，方案符合率达到97.4%。
3 结束语
总结了螺杆泵的8种故障及表现，并提出了综合诊断方法和预防措施，该方法简单实用，可操作性强;同时列举事例进行了分析。其中，杆脱(断)是最常发生的故障，其次是供液不足。其诊断方法及预防措施可为螺杆泵的生产管理及修井提供参考依据。
参考文献：
[1]陈涛平，胡靖邦主编.石油工程[M].石油工业出版社，2000.
