螺桿泵故障原因分析及對策

摘 要：在介紹螺桿泵的結構、工作原理和特點的基礎上，對其在油田使用過程中出現的問題進行分析，并提出相應的對策，以期在“因井制宜”的前提下，發揮較好的經濟效益。

關鍵詞：螺桿泵；工藝；原理；原因；對策

中圖分類號：C93 文獻標志碼：A 文章編號：1000-8772（2012）15-0138-02

一、螺桿泵采油工藝簡介

螺桿泵是一種新型的采油機械，盡管應用不過二十多年的歷史，但目前在國內外各大油田已經廣泛應用，螺桿泵采油作為油田的一種開采工藝技術，是一種行之有效的人工舉升手段，螺桿泵對輸送介質物性有著極好的適應性，尤其是對于氣液混合物的輸送，能很好地解決普通容積泵所面臨的“氣蝕”、“氣鎖”問題，能達到很高的泵效。螺桿泵采油作為一種新興的人工舉升方式，投資少，設備結構簡單，操作方便，節能效果明顯。目前在采用聚合物驅油的油田中，螺桿泵已成為常用的人工舉升方法。

二、螺桿泵采油裝置結構及其工作原理

螺桿泵采油裝置是由井下螺桿泵和地面驅動裝置兩部分組成。二者由抽油桿作為繞軸，把井口驅動裝置的動力通過抽油桿的旋轉運動傳遞到井下，從而驅動螺桿泵的轉子工作。其工作原理是：螺桿泵是靠空腔排油，即轉子與定子間形成的一個個互不連通的封閉腔室，當轉子轉動時，封閉空腔沿軸線方向由吸入端向排出端方向運移。封閉腔在排出端消失，空腔內的原油也就隨之由吸入端均勻地擠到排出端。同時，又在吸入端重新形成新的低壓空腔將原油吸入。這樣，封閉空腔不斷地形成、運移和消失，原油便不斷地充滿、擠壓和排出，從而把井中的原油不斷地吸入，通過油管舉升到井口。

三、螺桿泵采油系統性能特點

螺桿泵與其他機械采油設備相比，具有以下優點：

（1）由于結構簡單，價格較低，節省一次投資。

（2）地面裝置結構簡單，安裝方便，可直接坐在井口套管四通上，占地面積小。

（3）泵效高，節能、管理費用低。由于螺桿泵是容積泵，流量無脈動，流速穩定，沒有液柱和機械傳動的慣性損失。泵容積效率可達90%，是機械采油設備中能量消耗最小的機種之一。

（4）使用黏度范圍廣，可以舉升稠油。一般來說，螺桿泵適合于黏度為8000mPa·s以下的各種含原油的液體，因此多數稠油井都可應用。

（5）適合于高含砂井。在高含砂（40%）的情況下螺桿泵仍可正常工作。

（6）適合于高含氣井。螺桿泵不會發生氣鎖，故較適合于含氣高的井。

螺桿泵采油系統的主要缺點是揚程較低，螺桿的加工和裝配要求較高；泵的性能對液體的黏度變化比較敏感。

四、螺桿泵采油故障原因分析

1.井下工況判斷不精確

目前尚無有效的螺桿泵工況監測手段，對螺桿泵井的泵況診斷僅有兩種方法。一是觀察運行電流，看電流是否在正常范圍之內；二是井口憋壓測試壓降，通過觀察油、套壓的變化，繪制變化曲線進行分析，對泛起的復雜情況難以正確診斷。

因為螺桿泵井一般采用φ25mm高強度抽油桿和φ38mm空心抽油桿，因為扭矩大，很輕易造成桿斷和防脫器碎裂和過載停機，斷脫位置在上、中、下均有。主要是停機時由于扭力卸載，抽油桿高速反轉，其反轉速度遠遠高于正常開抽時的正轉速度，此時抽油桿非常輕易脫扣，甚至造成油管脫扣。

應用螺桿泵采油工藝技術，目的是通過螺桿泵采油工藝解決稠油在油井井筒中的流動問題、地層疏松引起的出砂問題，自從在大慶油田使用螺桿采油工藝以來，這一新工藝、措施的引進及應用取得了良好的效果。但是在使用過程中出現了一些問題值得討論。

一方面，井口回壓高、負荷重造成燒皮帶頻繁、電機燒毀，主要原因是：

A.因為混合物流體的黏度過高，原油黏度、膠質和瀝青質的含量較高，原油在井下泵的強烈攪拌作用下，原油和水形成乳化程度很高的油包水型乳狀液，乳狀液的黏度隨著乳化程度的升高（水滴顆粒被攪拌得很細）而大幅度提高，遠遠超出了螺桿泵負荷能力。

B.驅動裝置故障引起機械負荷增大，主要有中間滾軸軸承磨損造成受力不均引起負荷增大，上下兩端的定位扶正滾珠軸承磨損、輸入軸齒面和主錐體齒面嚙合間隙過大造成受力不均引起負荷增大。

C.因為原油在舉升過程黏度會升高，所以一些螺桿泵井一旦回壓過高則必須洗井才能恢復生產，同時地面輸油管線需要掃線。因為乳狀液的黏度對于溫度的敏感性低，加溫對于降黏效果不明顯，通常將轉子提出泵筒后采用反洗井。

2.抽油桿、轉子及油管脫扣

原因：目前使用的油管錨為機械式座封，在座封時主要靠給油管加壓使其坐封。加壓使油管在井內嚴峻彎曲，抽油桿在油管內工況惡化，坐封力不好控制，故易導致油管脫扣。

3.驅動裝置的密封性差

現有地面驅動裝置密封有兩處：一是減速器油封密封，二是井口盤根盒密封。尤其井口盤根密封漏油嚴重，因為現在采用的盤根為“O”型聚乙烯四氟，對光桿磨損較大，造成光桿外徑變細，新加盤根后，光桿與盤根之間密封由于盤根的可塑性差造成間隙過大，導致從盤根處漏油。

4.泵最佳實際排量與油井產能不匹配。

5.螺桿泵采油配套標準不完善或缺乏。

螺桿泵采油作為一項成熟的技術，其相應的配套標準也應該建立起來。如螺桿泵采油及其配套技術的產品質量標準，螺桿泵井的施工作業、生產管理和測試標準，螺桿泵井的設計標準等。

五、對策

1.采用潛油螺桿泵，減少由于抽油桿攪動引起的黏度增加，并可提高油井的流通面積，井下機組運轉產生的熱量還可加熱原油降低井筒流體的入泵黏度。

2.對反向乳化嚴重的油井，采用環空加破乳劑的方式生產，降低產出液黏度，并可提高螺桿泵的吸入能力。

3.采用傳遞高扭矩的抽油桿，解決抽油桿本體、連接絲扣的抗扭問題，防止抽油桿斷脫。

4.用旋轉式油管錨替代在用的油管錨，減小因為管、桿彎曲造成的管、桿脫扣。

5.螺桿泵系統優化設計。開發螺桿泵系統設計參數調整的軟件，對螺桿泵下井前的檢驗、組裝、設計進行優化。測量光桿扭矩、轉速、軸向力及電力參數進行泵況診斷，使油井、驅動設備、油管、抽油桿及相關參數合理匹配，并隨著地層壓力、產能、產液物性等的改變進行設備和參數的調整，最終達到供抽協調。

6.油井產層供液能力好壞、高低，決定了螺桿泵的使用效率。因此，建議在今后油井原油舉升方式上應科學、合理考慮其工藝設計條件。采油工藝的選擇至原油提升設備的選型，必須依據油井油藏供液能力方面的客觀現實，依托油藏工程方面科學的研究、預測、分析，“因井制宜”才能發揮較好的經濟效益。

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