螺杆泵系统打捞难题分析及处理方法

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  摘 要:螺杆泵采油系统为新兴的采油方式,其具有独特的工作状态,无专业的配套作业系统,给井下作业工作提出了新的技术课题。本文根据螺杆泵系统的工作特点,对抽油杆偏磨、油管偏磨、螺杆泵以及扶正器打捞难点进行分析,并提出打捞解决方案。
  关键词:螺杆泵系统 打捞难题 处理方法
  一、引言
  螺杆泵采油系统因其具有独特的采油方式、一次投入少、后期维护方便、节能等优点在2002年引进采油二厂,近几年大范围推广使用,现我厂共有螺杆泵井1531口,占全厂采油井19.51%(总井数7847口),2013年二厂作业大队螺杆泵检泵作业601井次,占全厂检泵总数的50.25%。螺杆泵作业井数逐年增多。螺杆泵系统的打捞给井下作业提出新的课题。
  二、螺杆泵系统打捞难点
  螺杆泵工作原理是:螺杆泵是由转子及定子组成,工作时转子与定子之间形成的一个个互不连通的封闭腔室,当转子转动时,封闭空腔沿着轴线方向由吸入端向排出端方向移动。封闭腔在排出端消失,空腔内的原油也就随之由吸入端均匀的挤到排出端。同时,又在吸入端重新形成新的低压空腔将原油吸入。这样封闭端空腔不断地形成、运移和消失,原油不断的充满、挤压和排出,从而把井中的原油不断地吸入,通过油管举升到井口。因其工作状态是旋转运动,非抽油机的往复运动,在日常检泵作业中经常发生管杆偏磨断、螺杆泵脱、扶正器大量掉落等特有的作业形式。在以往抽油机作业中很难碰到,打捞经验不足,无专用的配套打捞设备造成螺杆泵打捞困难,并经常转大修处理,延长了躺井时间,严重影响了油井的正常生产,给油田稳产带来一定的负面影响。
  根据螺杆泵工作方式、下井管柱的组成,把螺杆泵系统的作业打捞分成以下四个部分阐述其打捞难点。
  1、抽油杆打捞难点
  螺杆泵其工作状态决定抽油杆是在原地进行顺时针旋转运动,如发生偏磨就会在特定的一个面上长时间摩擦,因现有检测手段欠缺,无法发现正常工作状态下,螺杆泵的抽油杆是否发生摩擦。只能等待抽油杆偏磨断后才能发现。2007年因偏磨作业井占螺杆泵总井数的43.48%。螺杆泵抽油杆使用较多的是φ32mm和φ38mm两种,现有抽油杆翻板捞筒最大打捞范围为φ25mm,无法使用。
  2、油管打捞难点
  抽油杆的偏磨是与油管同时进行的,因其是点、面状摩擦经常造成油管磨露、磨断,在断头以下的管体也磨的较薄,无法承受捞筒的内卡力和捞矛的外胀力,造成捞矛、捞筒常规工具无法使用。
  3、螺杆泵打捞
  因螺杆泵工作时造成转子与定子之间摩擦,为防止油管发生转动,必须在泵下使用锚定工具,防止油管脱扣。油管锚定装置一旦失效,势必造成油管、螺杆泵的脱扣。油管的脱扣可以使用捞矛及捞筒进行处理,而螺杆泵的打捞较复杂。螺杆泵外径φ114mm,内径φ89mm,而我厂在用捞筒最大打捞范围为φ101mm、捞矛最大打捞范围为φ79mm,均无法对螺杆泵进行打捞。
  4、抽油杆扶正器打捞
  螺杆泵工作时抽油杆运动状态是旋转运动,其偏磨点是随机产生,而非抽油机往复运动,偏磨点一般均在外径较大的接箍处。所以螺杆泵的抽油杆扶正器是可以自由运动的扭装形式,而非抽油机的固定浇铸形式。当油管锚发生故障时造成油管脱扣,在脱扣油管以下的抽油杆扶正器均处于套管中,失去了油管的束缚横躺在套管中。当起抽油杆过程中扶正器会被油管挂落,造成扶正器大量堆积。扶正器材质较脆且数量较多,用常规小物体打捞的内钩及一把抓需多次打捞才能解决,费时费力。
  三、螺杆泵系统的打捞解决方法
  针对螺杆泵系统的打捞难点,二厂井下作业技术人员通过刻苦钻研以及大量的现场实验,形成了一整套螺杆泵系统打捞体系。在现有工具的基础上研制出了专用的打捞工具,已经完全解决了以上打捞难题。
  1、抽油杆打捞
  螺杆泵抽油杆打捞分为油管内、套管内打捞2种。
  1)油管内打捞
  当螺杆泵因断脱检泵时,我们通过下放光杆探泵的方式,可以准确的判断出抽油杆断还是油管断。当光杆能够探到泵时说明管柱仍是连续的整体,此时一定是抽油杆在油管内部断脱;如光杆无法探到泵时说明油管掉落到人工井底,油管断。
  针对油管内抽油杆的断脱我们引进成型的管内抽油杆捞筒进行打捞。此捞筒是组装式的,根据不同尺寸的抽油杆,通过更换相应卡瓦牙片进行解决。
  2)套管内打捞
  套管内抽油杆打捞分为2种情况。
  (1)断杆下无抽油杆扶正器
  这时我们可以对抽油杆翻板捞筒进行改装,把捞筒内的翻板进行扩大处理,使其满足抽油杆尺寸的打捞。因翻板捞筒是对抽油杆接箍进行打捞,使用翻版捞筒时抽油杆接箍上必须保证没有异物阻碍,这样才能把抽油杆接箍引入到打捞翻板内进行打捞。
  (2)断杆下有抽油杆扶正器
  因接箍上面有扶正器,翻板捞筒无法把抽油杆接箍引入打捞腔内,导致无法使用翻板捞筒进行打捞。我们研制出了偏磨抽油杆打捞器。此工具是由接头、捞矛、限位筒以及引斜4部分组成。根据不同的抽油杆改变捞矛的大小以及限位筒的尺寸进行组合,使其适应打捞范围。其工作原理为当抽油杆由引斜引入工具后,进入打捞部位即捞矛处,上提管柱捞矛牙块抓住抽油杆杆体,在限位筒的作用下牢牢抓住落物,达到打捞的目的。
  2、油管的打捞
  螺杆泵油管的打捞根据偏磨程度分为两种
  1)油管未偏磨或轻度偏磨
  因此种情况油管管体较厚可以承受较大的外力,我们可以使用现有的捞矛及捞筒进行打捞。
  2)油管严重偏磨
  因此种情况油管管体较薄,无法承受捞筒和捞矛的外力,只能采取别的方法。根据这种情况我们研制出了偏磨油管打捞器,此工具是由接头、捞矛、限位筒以及引斜4部分组成。其工作原理是当偏磨管由引斜引入打捞工具后,上提管柱捞矛牙块抓住落物,在限位筒的限制下油管无法外胀,由滑块捞矛牢牢的把落物抓住,达到打捞的目的。
  3、螺杆泵的打捞
  螺杆泵特殊尺寸的限制,造成常规工具无法使用。我们把现有的滑块捞矛进行改造,通过补贴的方式把滑块捞矛背面进行加厚,使其达到φ89mm的打捞范围,从而进行打捞。
  螺杆泵泵筒内是由橡胶组成的,当螺杆泵长时间在井内工作后,橡胶性质发生改变,其弹性消失硬度加大,导致滑块捞矛无法插入泵筒内,使滑块捞矛打捞失效。根据这种情况我们可以通过对转子进行焊帖的方式,使转子外径变大,当把转子通过顿击的方式下入泵内,因其尺寸变大牢牢的胀住泵筒,起到打捞的目的。
  4、扶正器的打捞
  小件落物打捞一直是井下作业打捞的难点,因其尺寸小、形状不规则等特点,一直没有成型有效的工具。只能采取几次、几十次的重复打捞才能解决,施工此类井施工周期均较长。
  在工作中我们通过对抽油杆扶正器的性质进行研究,针对其有别于钢铁类小件落物的性质,即抽油杆扶正器均是塑料材质,其强度较低易切碎,并且具有较强的可压缩性。在日常打捞中我们根据其特点,把滑块捞矛的引斜进行改装,把圆锥型引斜改成扁铲型,使其具有切割的作用。通过管柱的重力,上下来回顿击把井内的扶正器切碎,压迫其进入油管内。当把所有扶正器均顿击到油管内后,滑块捞矛对油管管体进行打捞,一次打捞就能把管柱捞出。
  四、结束语
  在近几年的工作中,以上工具的打捞成功率均在98%以上。已经基本解决了螺杆泵系统出现的各种问题,提高了螺杆泵作业效率,缩短了施工周期,为油田稳产4000万吨作出了作业人自身的贡献。
  参考文献
  [1]吴奇 井下作业工程师手册 [M]北京;石油工业出版社2002年9月
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