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螺杆泵工况诊断方法及发展现状

2017-11-27 08:28:14

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开发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,比较准确可靠,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。但随着油田的不断开发,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。
 

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