螺杆泵采油系统故障诊断

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  摘 要:本文探讨了螺杆泵采油系统结构原理,螺杆泵的优点,螺杆泵采油的故障诊断,螺杆泵采油井常见故障有抽油杆断脱、油管漏脱、泵失效、蜡堵、砂堵等,经过实践摸索,总结出电流法,憋压法诊断办法,为该技术的日益完善发展提供了广阔的应用前景。
  关键词:螺杆泵 结构原理 优点 故障诊断
  地面驱动井下螺杆泵,这一新的采油设备,近几年来在国内外众多油田上得到了广泛应用,并为油田的原油开采发挥了重要作用。经过不断改进、完善,现已形成系列产品,它广泛用于低粘度原油生产,又适用于稠油、高凝固点油、高含蜡油、高含砂油及高含气油的开采,是对常规抽油机的有效补充,可帮助油田将死井变活井,大有取代多年不变的笨重抽油机的趋势。
  一、结构原理
  螺杆泵采油系统主要由井下螺杆泵和地面驱动装置两部分组成,二者由加强级抽油杆作为挠轴连接,把井口动力通过抽油杆的旋转运动传递到井下,驱动泵工作。
  井下螺杆泵是一种旋转式容积泵,它的主要工作零件是一个旋转的转子和固定的定子。转子是由高强度钢精加工后表面镀硬铬而成的螺杆,是螺杆泵中唯一的旋转部件;定子是一个具有双头或多头螺旋线的弹性衬套,互相配合的转子和定子形成了互不想通的密封腔。当转子在定子内偏心转动时,转子和定子之间形成了一系列沿轴向由泵的吸入端向排出端逐渐推进的密封空腔,介质在空腔内也被连续地由吸入端推向排出端。基本组成见图1
  图1 地面驱动螺杆泵采油系统示意图
  二、螺杆泵的优点
  1.对油井液体使用范围广。可抽高粘油、高含蜡油及高含砂油。
  井液比重:0.825~1.078 井液粘度:≤8000mpa.S
  含水量:≤100% 含沙量:≤5%
  2.适用于气含量较高的井液。
  3.适用于含气、液、多相介质的井液。
  4.不发生气锁,均匀连续吸液和排液,溶解气不易析出,没有阀件,不出现气锁和堵塞的故障。
  5.泵效高,运动部件少,无阀件和复杂流道,水力损失小,泵效可达75%。
  6.输入流量均匀,易于调节流量,地面驱动装置转速可调。根据用户需要可实现变频无级调速。
  7.适用排量范围大,日产液量。
  8.地面设备结构简单,体积小,重量轻,使用方便。
  9.投资小,节省电能,运行成本低。
  三、螺杆泵采油的故障诊断
  螺杆泵与其它采油设备一样,如果管理不当、工况不合理、产品质量有问题,也会出现一系列故障。由于螺杆泵采油的特殊性,各类故障的特征反映和诊断方式有所不同。
  螺杆泵采油井常见故障有抽油杆断脱、油管漏脱、泵失效、蜡堵、砂堵等。经过实践摸索,总结出如下诊断方法:
  1.电流法
  电流法就是测试驱动电机的工作电流,根据工作电流的大小来诊断泵况的方法,该方法是一种比较简单直观的井下泵诊断方法。
  2.憋压法
  憋压法就是通过关闭采油树回压阀门进行憋压,通过观察井口出油压力和套压进行诊断井下泵况的方法。
  表1 电流法诊断
  工作电流 工况特性 故障分析
  1.接近电机空转电流 无排量,油套不连通 抽油杆断脱
  无排量,油套连通 油管脱或油管严重漏失
  2.接近正常运转电流 排量偏低(相对理论排量),液面较浅 1. 下部油管漏失
  2. 定子橡胶磨损严重,失效
  3. 尾管或泵内部分空腔存在砂子
  4. 气体影响
  排量偏低(相对理论排量),液面较深 1. 泵严重漏失
  2. 油层供液能力差
  3. 气体影响
  3.明显高于正常运转电流 排量正常,回压正常 结蜡严重
  排量降低,回压明显升高 输出管线堵
  不出液 尾管或泵内砂堵
  4.工作电流
  波动 光杆转速不匀,排量偏低 1. 尾管或泵内部分空腔存在砂子
  2. 气体影响
  3. 定子因化学作用引起橡胶膨胀
  表2 憋压法诊断
  油压、套压 工况特征 故障诊断
  1.油压不上升,且不同于套压 无排量 1. 抽油杆断脱
  2. 尾管或泵内砂堵死
  2.油压不上升,且接近套压;或油压上升非常缓慢且与套压变化一致 无排量或很少 1. 油管脱
  2 .油管严重漏失
  3.油压上升非常缓慢且不同于套压 1 泵严重漏失
  2. 气体影响
  3 油层供液能力差
  4 .尾管或泵内部分空腔存有砂子
  4.油压与套压接近 油套偶尔连通 定子脱胶
  四、结束语
  螺杆泵一次性投资少,采油效率高,电能消耗低,结构简单,作业安装、维修方便等特点,所以螺杆泵在采油生产中将成为一种普遍采用的机械采油设备,随着应用技术的日益完善,螺杆泵采油技术的配套发展有着广阔的应用前景。
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