論螺桿泵采油技術(shù)的改進(jìn)和應(yīng)用

姚秀奇

【摘要】螺桿泵采油技術(shù)在采油工作中優(yōu)點(diǎn)突出，具有節(jié)約能耗、提高效率、減少工序、節(jié)約成本的優(yōu)勢(shì)。但是也會(huì)存在井桿、井管磨損等問(wèn)題出現(xiàn)，從而影響采油工作的進(jìn)行，導(dǎo)致采油效率降低，影響經(jīng)濟(jì)效益。本文針對(duì)螺桿泵采油技術(shù)易出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)措施加以解決。

【關(guān)鍵詞】螺桿泵 采油技術(shù) 應(yīng)用探討

螺桿泵采油技術(shù)在采油工作中優(yōu)勢(shì)明顯，具有節(jié)約能耗、提高效率、減少工序、節(jié)約成本的優(yōu)勢(shì)。但是也會(huì)存在井桿、井管磨損等問(wèn)題出現(xiàn)，從而影響采油工作的進(jìn)行，導(dǎo)致采油效率降低，影響經(jīng)濟(jì)效益。本文針對(duì)螺桿泵采油技術(shù)易出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)措施加以解決。

1 螺桿泵技術(shù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題及原因分析

螺桿泵在采油工作的應(yīng)用過(guò)程中易出現(xiàn)桿管磨損、磨損井等問(wèn)題，分析其原因，為治理?xiàng)U管磨損提供分析依據(jù)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)桿管磨損井，歸納總結(jié)出泵型、桿結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速和磨損之間的關(guān)系，從而找出桿管磨損的規(guī)律，經(jīng)過(guò)分析與比對(duì)，找到造成磨損的根本原因。

1.1 磨損井問(wèn)題及原因

從磨損井的磨損區(qū)域來(lái)看。螺桿泵井桿管磨損是從某一深度開(kāi)始的，在該深度以下開(kāi)始磨損，且越往下，磨損程度越嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)調(diào)查，磨損開(kāi)始的部位以中下部較多，中下部開(kāi)始桿管磨損的井占百分之八十六點(diǎn)九。從桿結(jié)構(gòu)來(lái)看，我單位統(tǒng)計(jì)磨損井五十口，空心桿的磨損率要高于實(shí)心桿，空心桿磨損情況嚴(yán)重。從轉(zhuǎn)速來(lái)看，高轉(zhuǎn)速的井磨損率高于低轉(zhuǎn)速井。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)桿管磨損井五十口。分析可見(jiàn)，轉(zhuǎn)速小于100r/rain的井僅占百分之三，由此可見(jiàn)，高轉(zhuǎn)速的井磨損率高于低轉(zhuǎn)速井。從磨損的現(xiàn)象來(lái)看。抽油桿靠在油管壁上，靠一側(cè)磨損嚴(yán)重，易把油管管體磨出裂縫；井桿和管壁會(huì)呈現(xiàn)圓周磨損的痕跡；桿體磨損較少甚至不磨損，但桿箍處磨損較多。

1.2 桿管磨損問(wèn)題及原因

通過(guò)轉(zhuǎn)子偏心運(yùn)動(dòng)理論來(lái)分析桿管的磨損原因。螺桿泵的結(jié)構(gòu)特征和轉(zhuǎn)子的偏心運(yùn)動(dòng)特征，決定了轉(zhuǎn)子和與轉(zhuǎn)子相連接的底部抽油桿做偏心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子的偏心在三至十毫米，因?yàn)橛凸芎统橛蜅U間的環(huán)空有限，倘若不采取相應(yīng)的措施，一定會(huì)導(dǎo)致底部抽油桿和油管之間的磨損。

通過(guò)離心慣性力作用來(lái)分析桿管磨損的原因。因?yàn)闂U柱的質(zhì)量中心偏離豎直井簡(jiǎn)的幾何中心線，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，質(zhì)量偏心所產(chǎn)生的離心慣性力將使桿柱發(fā)生彎曲，當(dāng)桿柱的彎曲撓度達(dá)到油管和桿柱的徑向問(wèn)隙時(shí)，桿柱將與油管發(fā)生摩擦。旋轉(zhuǎn)桿柱的軸向力是隨著井深減少的。在橫向力的作用下，桿柱發(fā)生彎曲，與此同時(shí)，桿柱因?yàn)閺澢鷦偠群屠瓑簞偠葧?huì)產(chǎn)生彈性恢復(fù)力，如果平衡的時(shí)候，桿柱彎曲中心線會(huì)以穩(wěn)定的弓形面繞井筒軸線做公轉(zhuǎn)桿柱橫截面把以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速以桿柱彎曲中心線自轉(zhuǎn)。如果井較深，桿柱的長(zhǎng)度相當(dāng)大時(shí)，桿柱彎曲和拉壓剛度相對(duì)較小，公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的差別可以不區(qū)分，即可認(rèn)為桿柱中心線的弓形面將以地面轉(zhuǎn)速繞井筒中心線旋轉(zhuǎn)。此時(shí)檢泵就會(huì)發(fā)現(xiàn)桿在管壁上呈圓周磨損的痕跡。螺桿泵工作時(shí)，離心慣性力所引起的彎矩與轉(zhuǎn)速和兩扶正器的間距成正比，即轉(zhuǎn)速和扶正器間距對(duì)彎矩影響大。當(dāng)轉(zhuǎn)速較高，不安裝扶正器或扶正器布置較少時(shí)，離心慣性力引起的彎矩也就隨之增加，導(dǎo)致桿柱彎曲，增加了桿、管磨損的幾率。

通過(guò)油管彎曲來(lái)分析桿管磨損的原因。一般情況下，對(duì)于直井而言，油管發(fā)生彎曲主要有兩種情況：其一，在鉆井過(guò)程中井筒本身存在著“狗腿”（ 鉆井中，井身局部段彎曲曲率半徑很小，即突然彎曲形似“狗腿”?！肮吠取蹦茉斐煽ㄣ@、蹩斷鉆桿和下套管困難等事故。），井筒的彎曲導(dǎo)致油管管柱彎曲；其二，當(dāng)前螺桿泵井較多采用的支撐卡瓦，因?yàn)槠渥ǚ绞剑▔河凸茴^）決定了油管也會(huì)存在一定程度的彎曲。顯然，油管彎曲必然會(huì)使桿、管之間產(chǎn)生接觸載荷，從而導(dǎo)致磨損發(fā)生。

2 螺桿泵技術(shù)應(yīng)用改進(jìn)措施

2.1 應(yīng)用螺桿泵電加熱系統(tǒng)防脫斷技術(shù)改進(jìn)螺桿泵井桿柱脫斷。

解決方法如下：其一，采用阻尼式液壓驅(qū)動(dòng)裝置，提高防脫斷能力。阻尼式液壓驅(qū)動(dòng)裝置具有雙液壓剎車系統(tǒng)，停機(jī)后，不用任何操作，光桿扭矩自動(dòng)緩慢釋放，直到恢復(fù)自然狀態(tài)。其二，電加熱抽油桿采用錐形絲扣的螺紋，比一般抽油桿要多三扣，O型圈可耐一百五十度的高溫，使螺桿泵電加熱抽油桿的防脫斷和密封能力提高。其三，電加熱抽油桿采用燉杵、摩擦焊兩種形式制造，經(jīng)過(guò)中頻調(diào)質(zhì)處理，電加熱抽油壁厚達(dá)到五至六毫米，接頭外徑五十六毫米，可以有效地消除抽油桿的薄弱環(huán)節(jié)，提高防脫斷能力。

2.2 優(yōu)化下泵參數(shù)，確保螺桿泵能高效、長(zhǎng)期正常運(yùn)轉(zhuǎn)

為確保螺桿泵能高效、長(zhǎng)期正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一定要確定合理的下泵參數(shù)。從檢泵原因分析可看出，要有效地減輕桿、管磨損，防止桿斷脫，必須降低扭矩、彎矩，減少共振。要達(dá)到以上目的，就必須讓螺桿泵在中、低轉(zhuǎn)速運(yùn)行。所以，在下泵設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)油井產(chǎn)能，在滿足供排要求的前提下，以最低速為目標(biāo)，選擇泵型。

2.3 其它配套技術(shù)改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)桿柱防脫

井下安裝單流閥，實(shí)現(xiàn)桿柱防脫。在螺桿泵吸入口處，安裝單流閥，來(lái)減少作用在桿柱上的反轉(zhuǎn)勢(shì)能，降低反轉(zhuǎn)速度，減少地面驅(qū)動(dòng)裝置防反轉(zhuǎn)系統(tǒng)的工作負(fù)荷。當(dāng)螺桿泵停機(jī)時(shí)，單流閥工作，油管內(nèi)的高壓液體不能或者是緩慢流回井底，或者高壓液體回流過(guò)程中不會(huì)造成桿柱反轉(zhuǎn)。

井口安裝放氣閥，實(shí)現(xiàn)桿柱防脫。井口安全防護(hù)裝置主要包括光桿方卡防護(hù)器、皮帶防護(hù)罩，主要是避免方卡松脫飛出、光桿甩彎、皮帶輪飛出傷人等問(wèn)題，避免對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員的傷害。當(dāng)套壓大于閥的調(diào)定壓力時(shí)，放氣閥自動(dòng)打開(kāi)，氣體進(jìn)入輸入管線；當(dāng)套壓小于閥的調(diào)定壓力時(shí)，閥關(guān)閉。從而保證套壓始終不致過(guò)高，降低油套環(huán)空對(duì)泵的液力作用，防止轉(zhuǎn)子在液力作用下正轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)桿柱防脫。

設(shè)計(jì)內(nèi)扣光桿螺桿泵驅(qū)動(dòng)桿普通光桿上部為外螺紋扣，在完井提防沖距后，往往井口遺留高度在一至一點(diǎn)五米之間（預(yù)留卡子高度零點(diǎn)二米，提防沖距零點(diǎn)八至一點(diǎn)四米），在高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，上部光桿易出現(xiàn)彎曲、斷裂的事故，是現(xiàn)場(chǎng)一大安全隱患，因此可以專門設(shè)計(jì)內(nèi)扣光桿，采用專用提撈桿，完井時(shí)桿柱到位后，光桿頂部留在井內(nèi)，用專用提撈桿進(jìn)行調(diào)整防沖距，調(diào)整光桿遺留高度零點(diǎn)三米左右完井，有效保證現(xiàn)場(chǎng)安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，螺桿泵井桿、井管發(fā)生磨損主要是兩者接觸載荷所致，從而影響采油工作的進(jìn)行，導(dǎo)致采油效率降低，影響經(jīng)濟(jì)效益。本文針對(duì)螺桿泵采油技術(shù)易出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，并從應(yīng)用螺桿泵電加熱系統(tǒng)防脫斷技術(shù)、優(yōu)化下泵參數(shù)等方面進(jìn)行探討，采取相應(yīng)措施加以解決。希望在推廣應(yīng)用中，起到積極的作用。

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