螺杆泵故障原因分析及对策

摘 要：在介绍螺杆泵的结构、工作原理和特点的基础上，对其在油田使用过程中出现的问题进行分析，并提出相应的对策，以期在“因井制宜”的前提下，发挥较好的经济效益。

关键词：螺杆泵；工艺；原理；原因；对策

中图分类号：C93 文献标志码：A 文章编号：1000-8772（2012）15-0138-02

一、螺杆泵采油工艺简介

螺杆泵是一种新型的采油机械，尽管应用不过二十多年的历史，但目前在国内外各大油田已经广泛应用，螺杆泵采油作为油田的一种开采工艺技术，是一种行之有效的人工举升手段，螺杆泵对输送介质物性有着极好的适应性，尤其是对于气液混合物的输送，能很好地解决普通容积泵所面临的“气蚀”、“气锁”问题，能达到很高的泵效。螺杆泵采油作为一种新兴的人工举升方式，投资少，设备结构简单，操作方便，节能效果明显。目前在采用聚合物驱油的油田中，螺杆泵已成为常用的人工举升方法。

二、螺杆泵采油装置结构及其工作原理

螺杆泵采油装置是由井下螺杆泵和地面驱动装置两部分组成。二者由抽油杆作为绕轴，把井口驱动装置的动力通过抽油杆的旋转运动传递到井下，从而驱动螺杆泵的转子工作。其工作原理是：螺杆泵是靠空腔排油，即转子与定子间形成的一个个互不连通的封闭腔室，当转子转动时，封闭空腔沿轴线方向由吸入端向排出端方向运移。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地挤到排出端。同时，又在吸入端重新形成新的低压空腔将原油吸入。这样，封闭空腔不断地形成、运移和消失，原油便不断地充满、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。

三、螺杆泵采油系统性能特点

螺杆泵与其他机械采油设备相比，具有以下优点：

（1）由于结构简单，价格较低，节省一次投资。

（2）地面装置结构简单，安装方便，可直接坐在井口套管四通上，占地面积小。

（3）泵效高，节能、管理费用低。由于螺杆泵是容积泵，流量无脉动，流速稳定，没有液柱和机械传动的惯性损失。泵容积效率可达90%，是机械采油设备中能量消耗最小的机种之一。

（4）使用黏度范围广，可以举升稠油。一般来说，螺杆泵适合于黏度为8000mPa·s以下的各种含原油的液体，因此多数稠油井都可应用。

（5）适合于高含砂井。在高含砂（40%）的情况下螺杆泵仍可正常工作。

（6）适合于高含气井。螺杆泵不会发生气锁，故较适合于含气高的井。

螺杆泵采油系统的主要缺点是扬程较低，螺杆的加工和装配要求较高；泵的性能对液体的黏度变化比较敏感。

四、螺杆泵采油故障原因分析

1.井下工况判断不精确

目前尚无有效的螺杆泵工况监测手段，对螺杆泵井的泵况诊断仅有两种方法。一是观察运行电流，看电流是否在正常范围之内；二是井口憋压测试压降，通过观察油、套压的变化，绘制变化曲线进行分析，对泛起的复杂情况难以正确诊断。

因为螺杆泵井一般采用φ25mm高强度抽油杆和φ38mm空心抽油杆，因为扭矩大，很轻易造成杆断和防脱器碎裂和过载停机，断脱位置在上、中、下均有。主要是停机时由于扭力卸载，抽油杆高速反转，其反转速度远远高于正常开抽时的正转速度，此时抽油杆非常轻易脱扣，甚至造成油管脱扣。

应用螺杆泵采油工艺技术，目的是通过螺杆泵采油工艺解决稠油在油井井筒中的流动问题、地层疏松引起的出砂问题，自从在大庆油田使用螺杆采油工艺以来，这一新工艺、措施的引进及应用取得了良好的效果。但是在使用过程中出现了一些问题值得讨论。

一方面，井口回压高、负荷重造成烧皮带频繁、电机烧毁，主要原因是：

A.因为混合物流体的黏度过高，原油黏度、胶质和沥青质的含量较高，原油在井下泵的强烈搅拌作用下，原油和水形成乳化程度很高的油包水型乳状液，乳状液的黏度随着乳化程度的升高（水滴颗粒被搅拌得很细）而大幅度提高，远远超出了螺杆泵负荷能力。

B.驱动装置故障引起机械负荷增大，主要有中间滚轴轴承磨损造成受力不均引起负荷增大，上下两端的定位扶正滚珠轴承磨损、输入轴齿面和主锥体齿面啮合间隙过大造成受力不均引起负荷增大。

C.因为原油在举升过程黏度会升高，所以一些螺杆泵井一旦回压过高则必须洗井才能恢复生产，同时地面输油管线需要扫线。因为乳状液的黏度对于温度的敏感性低，加温对于降黏效果不明显，通常将转子提出泵筒后采用反洗井。

2.抽油杆、转子及油管脱扣

原因：目前使用的油管锚为机械式座封，在座封时主要靠给油管加压使其坐封。加压使油管在井内严峻弯曲，抽油杆在油管内工况恶化，坐封力不好控制，故易导致油管脱扣。

3.驱动装置的密封性差

现有地面驱动装置密封有两处：一是减速器油封密封，二是井口盘根盒密封。尤其井口盘根密封漏油严重，因为现在采用的盘根为“O”型聚乙烯四氟，对光杆磨损较大，造成光杆外径变细，新加盘根后，光杆与盘根之间密封由于盘根的可塑性差造成间隙过大，导致从盘根处漏油。

4.泵最佳实际排量与油井产能不匹配。

5.螺杆泵采油配套标准不完善或缺乏。

螺杆泵采油作为一项成熟的技术，其相应的配套标准也应该建立起来。如螺杆泵采油及其配套技术的产品质量标准，螺杆泵井的施工作业、生产管理和测试标准，螺杆泵井的设计标准等。

五、对策

1.采用潜油螺杆泵，减少由于抽油杆搅动引起的黏度增加，并可提高油井的流通面积，井下机组运转产生的热量还可加热原油降低井筒流体的入泵黏度。

2.对反向乳化严重的油井，采用环空加破乳剂的方式生产，降低产出液黏度，并可提高螺杆泵的吸入能力。

3.采用传递高扭矩的抽油杆，解决抽油杆本体、连接丝扣的抗扭问题，防止抽油杆断脱。

4.用旋转式油管锚替代在用的油管锚，减小因为管、杆弯曲造成的管、杆脱扣。

5.螺杆泵系统优化设计。开发螺杆泵系统设计参数调整的软件，对螺杆泵下井前的检验、组装、设计进行优化。测量光杆扭矩、转速、轴向力及电力参数进行泵况诊断，使油井、驱动设备、油管、抽油杆及相关参数合理匹配，并随着地层压力、产能、产液物性等的改变进行设备和参数的调整，最终达到供抽协调。

6.油井产层供液能力好坏、高低，决定了螺杆泵的使用效率。因此，建议在今后油井原油举升方式上应科学、合理考虑其工艺设计条件。采油工艺的选择至原油提升设备的选型，必须依据油井油藏供液能力方面的客观现实，依托油藏工程方面科学的研究、预测、分析，“因井制宜”才能发挥较好的经济效益。

参考文献：

[1] 曲占庆.采油工程基础知识手册[M].北京：石油工业出版社，2002.

[2] 张天利.螺杆泵采油基础知识及配套技术培训教材[EB/OL].石油人，2012-04-22.

[3] 齐振林.螺杆泵采油技术问答[M].北京：石油工业出版社，2002.（责任编辑：赵蕾）</