螺杆泵工况诊断方法及发展现状

随着我国地面驱动螺杆泵采油系统在油田上的应用，越来越多的故障出现在现场生产过程中。导致故障出现的原因是多种多样的，除去人为因素，螺杆泵采油技术理论的不完善是其主要根源。但是由于螺杆泵采油的发展时间相对不长，在以后较短的时间内出完整的故障诊断系统是存在很大难度的。因此，建立地面螺杆泵采油系统故障诊断的初步方法，既能解决油田的生产问题，又能为以后的研究提供资料。

有杆泵油井可以通过示功图来进行诊断，而螺杆泵油井由于没有示功图，其诊断方法和有杆泵油井有所不同。

目前，主要有两种比较流行的诊断技术：一是利用诊断方法分析存在的问题；二是假设螺杆泵存在问题，分析可能暴露出的现象。

1、利用诊断技术判断油井故障

随着螺杆泵应用规模的扩大，时间的延长，诊断方法会越来越多，其技术水平也将会越来越高，目前有以下几种方法：

(1)电流法诊断；

(2)憋泵法诊断；

(3)扭矩法诊断；

(4)液量变化法诊断。

油井产液量是现场非常直观的资料，天天取，天天用，比较准确，因此用它作为分析的依据比较现实。

实践证明将这些方法综合使用，取长补短，能够达到较好的效果，从而   准确、方便地对螺杆泵的工作状况进行诊断，节约损失，取得较好的经济效益。

2、问题假设法诊断油井故障

为了   系统的研究螺杆泵诊断技术，假设问题己经出现，分析螺杆泵井可能表现出的现象。若油井现象与假设现象相同，则认为假设正确；若假设中所要求数据不全，可根据要求专门去落实。

目前，我国各油田己广泛应用地面驱动螺杆泵开采原油，并取得较好的经济效益，部分低产井和少数过去认为没有开采价值的油井，利用地面驱动单螺杆泵也取得了明显的经济效益。但随着油田的不断，油井不断增加，各种斜井、定向井不断涌现，仅靠抽油杆的旋转来传递动力的地面驱动单螺杆泵，其抽油杆的脱扣和断裂事故带来的影响越来越突出，限制了这种螺杆泵的应用。造成这种情况的原因是多方面的，除了螺杆泵自身的原因外，杆柱的力学模型过于简化，导致杆柱设计不当超载荷运转也是一个重要的原因。

根据螺杆泵采油系统中抽油杆柱失效的实例统计和分析，可划分以下三类。

抽油杆断裂是   常见的失效形式之一，造成螺杆泵抽油杆柱断裂的主要原因有：

(1)抽油杆柱杆体外径偏小，使得抽油杆的工作   系数偏低。这是因为螺杆泵抽油杆柱的受力变形状态不同于往复泵的抽油杆柱，一方面它不仅受到轴向应力的作用，还有扭转剪应力作用；另一方面抽油杆柱做高速度的旋转，若抽油杆偏心或井斜作用，将引起横向不稳定运动，势必会导致较大的横向力和附加弯矩。从目前工程上采用的抽油杆柱设计方法中不难看出，现有方法只能考虑静载荷部分，而无法考虑动载荷，也就是说只能做静强度评定，而不能做动强度评定。

(2)杆体在制造过程或使用过程中产生缺陷，使杆体的工作应力明显增大，导致抽油杆承载能力下降。若抽油杆有初始缺陷，在高速的旋转运动和腐蚀介质作用下，其缺陷会很快扩大，导致杆体承载能力急剧下降。

(3)井下出现异常现象导致抽油杆柱过载，而螺杆泵系统过载保护不理想，如螺杆泵卡泵、局部井段产生蜡堵或砂卡，电流保护装置效果不好等。这些异常现象，一方面使抽油杆柱不能旋转，将产生过大的扭矩；另一方面由于部分堵塞限制了抽油杆柱的轴向运动，此时不稳定的抽油杆柱旋转运动势必会引起过大的轴向载荷，这些轴向载荷和扭矩的过载，得不到过载保护装置的及时限制，都可能导致抽油杆柱断裂。