螺杆泵井工况分析研究

螺杆泵采油技术主要是通过螺杆泵地面驱动装置的电机通电后旋转，经过二级减速后，使得方卡子带动光杆旋转，光杆通过抽油杆柱将动力传递给井下螺杆泵，经由螺杆泵转子和定子之间的密闭空腔沿着轴线的部位将原油吸入并运移到油管中，将机械能转变为液体能，从而实现油液的举升。该工作原理使得地面驱动螺杆泵采油生产过程   加平稳，光杆扭矩以及轴向力等参数发生的变化也相对较小。不过，由于螺杆泵井测试无法的形成较为完整的变化曲线，给螺杆泵井的工况诊断带来较大困难。
　　一、螺杆泵系统特点
　　地面驱动螺杆泵采油是20世纪80年代发展起来的一种新型机械采油技术螺杆泵兼有离心泵液流平稳和容积泵的特点，具有自身的优越性和广泛的应用前景。
　　面驱动螺杆泵采油系统由地面驱动装置、抽油杆柱和井下螺杆泵3部分组成地面驱动装置在井口，具有减速、变速、承受轴向载荷和提供动力等功能。动力通过抽油杆柱传递至井下螺杆泵。井下螺杆泵由定子和转子组成，转子是、精加工、表面有镀层的螺杆，定子是、耐油抗腐的合成橡胶粘接于钢制壳体内的泵筒。其工作原理是：电网的电能由电动机转化为机械能，通过皮带或齿轮等传递给驱动头，实现了变速，驱动头通过抽油杆柱将动力传给井下螺杆泵的转子，使其旋转，从而将由油藏进入井筒的原油连续地举升到地面。
　　二、优越性
　　1、节省投资螺杆泵与电动潜油泵、水力活塞泵和游梁式(链条式)抽油机相比，由于其结构简单，所以。
　　2、地面装置安装方便它直接坐在井口套管四通上，占地面积小，除原井口外，几乎不另占面积，可以很方便地罩上一个防盗井口房。
　　3、泵效高，节能，管理费用低。由于螺杆泵是螺旋抽油的容积泵，流量无脉动，轴向流动连续，流速稳定，因此与游梁式抽油机相比，它没有液柱和机械传动的惯性损失，泵容积效率可达90%，是现械采油设备中能耗   小、效率较高的机种之一。
　　三、螺杆泵诊断工况的具体方法
　　1、确定光杆扭矩以及轴向力等参数的合理区间
　　按照室内检测的原则和现场的实际应用情况进行统计，在容积效率为65%的情况下，将螺杆泵的合理工作压差区间确定为   大扬程的65%相对应的压力点P0.65和   大扬程的：30%相对应的压力点P0.3之间，并通过采用计算模型对扭矩和轴向力进行计算，也就是该螺杆井在正常工作状态下所对应的上限和下限。
　　2、确定光杆扭矩相对应的   区间
　　在确定了合理工作压差区间之后，需要在此基础上将泵进出口的实际压差调整到   大值，也就是要把动液面降低到泵口位置处，以此来与之相对应的扭矩      大值；然后将定子和转子之间产生的摩擦扭矩作为与之相对应的扭矩      小值，当油井保持在正常工作状态时，那么此时螺杆泵井的光杆扭矩以及轴向力就能够保持稳定状态，在图中呈现平稳的直线；在井下泵允许工作压差区间的影响下，其变动的幅值也会保持在一个合理的范围中。一日举升系统发生异常现象，那么光杆扭矩和轴向力各自对应的曲线就会分别落在不同的区间当中，由此我们就可以对螺杆泵井的工况进行的判断。
　　3、对螺杆泵井的工况进行分析
　　鉴于地面驱动螺杆采油技术应用在不同的环境当中，随着螺杆泵工作时间的不断延长，在地层供液能力不断改变的情况下，定转子的实际加工质量会受到   程度的影响，再加上生产制度的不完善等原因，会造成油井泵效不断的降低   终出现无法出液的问题。可将螺杆泵井工况故障划分为下述几种类型，分别是正常生产工况、油管漏失或结腊、油管或抽油杆发生断脱现象、定子橡胶出现溶胀、工作参数偏高或偏低问题以及井下泵定子遭到磨损漏失等。
　　引起螺杆高粘度泵出现问题的原因包括下述几个方面：选泵不合理，常见的有井下泵不在生产保存时间内以及定子橡胶发生溶胀影响到弹性质量等；原油的粘度过大，导致输油管线发生堵塞现象增大了光杆扭矩；由于供液不足造成抽空烧泵问题；杆管的磨损现象较为严重导致抽油杆出现断裂现象；定子遭到较为严重的磨损，发生泵漏。
　　在对工况的主要故障类型进行划分时，一方面由于现阶段螺杆泵机技术水平仍然受到   的限制，井下泵定子溶胀性发生的变化较为繁复，因此不需要将工况故障的种类划分的过于细致；另一方面则是为了适应现场的应用情况，对螺杆泵井的相关生产参数是否需要进行适当调整进行判断，并在此基础上确定是否加药以及热洗周期的长短。
　　4、工况诊断过程中采取的具体方法
　　在进行工况诊断时，需要在下井之前对螺杆泵的特性曲线进行测试和分析，并通过测试井口光杆扭矩参数值以及沉没度等变量来对各种工作状态进行表征，此外，还应该在规定时间内对光杆的扭矩以及动液面等进行记录。
　　对动液面的实际高度进行适当的调整。在对动液面进行改变时需要根据井况来采用合理的方法，如果是普通油藏则可以进行适当调速或者可以要求停机，如果是稠油井等则需要采用变频控制器等将转速调整到合适的范围，以此来改变扭矩，   终对螺杆泵井的具体工况进行准确判断。按照泵型的大小情况来确定实际的运行时间，通常会将运行时间控制在1~3小时之间。
　　总而言之，如果测试曲线发生的变化率比常态下发生的变化率大，则表示工况故障为定子溶胀或者结腊问题较为严重，应该及时进行加药处理或者适当的降低转速；一日发生的变化率过大，则需要进行换泵处理。如果测试曲线发生的变化率比常态下的变化率小，则表示处于漏失工况，此时可以通过加快转速来进一步提高泵效。   后，如果测试曲线能够保持水平，则表示工况为泵失效或者杆柱发生的断脱问题，需要采取措施进行检泵。
　　建立螺杆泵采油应用管理系统。为了规模推广螺杆泵采油新工艺，达到工艺优化，实现提高机采系统效率、节能降耗、延长油井免修期的目标。
　　对存在的问题进行整改。采用“油杯”结构，解决油封漏油问题；使用机械密封，解决盘根盒漏油问题；为了解决反转装置扭矩任何   释放问题，采用机械防反转装置，该装置采用定向离合器原理，使抽油杆只能做单向转动。在离合器的外壳体上安装有刹车带，当需要上提杆柱时，可先慢慢松开螺丝旋钮，放开刹车带，将弹性变形能释放出去，施工作业   。