螺桿泵故障檢測方法

螺桿泵按動力模式分為：螺桿泵和地面導(dǎo)向下螺桿泵，油田中常用的螺桿泵為地面導(dǎo)向下螺桿泵。螺桿泵采油系統(tǒng)由電控部分、地面驅(qū)動部分、井下部分及配套工具組成。井下部分由轉(zhuǎn)子和定子組成。轉(zhuǎn)子是一根用高強(qiáng)度鋼加工、表面鍍硬鉻的運(yùn)動件,其表面為單螺旋面。定子以丁腈橡膠為襯套硫化粘接在缸體外套內(nèi)形成,其表面為雙螺旋面。轉(zhuǎn)子和定子利用擺線的多等效動點(diǎn)效應(yīng)形成封閉腔,當(dāng)轉(zhuǎn)子和定子作相對運(yùn)動時(shí),封閉腔沿軸向從吸入端向排出端運(yùn)動,并在排出端消失,同時(shí)在吸入端形成新的封閉腔,隨著封閉腔的不斷形成、運(yùn)動、消失,迫使油、氣、水通過一個(gè)個(gè)封閉腔,從吸入端被擠到排出端,進(jìn)而被舉升到地面。螺桿泵是一種容積式泵,沒有閥件和復(fù)雜的油流通道,油流擾動小,排量均勻,受氣體影響小,油液中的砂粒不易沉積,在開采高粘度、高含砂和含氣量較大的原油時(shí),同其它采油方式相比有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),螺桿泵適應(yīng)的原油粘度為0～15000mPa·s(50℃),適應(yīng)的含砂量<5%,適應(yīng)的溫度<120℃,井斜要求≤3°,不適合于高H2S產(chǎn)出的油井,目前在各油田已得到廣泛的應(yīng)用。螺桿泵不當(dāng)運(yùn)行螺桿泵一般用于高粘度、高含砂井采油,螺桿泵工作時(shí),一方面桿柱承受拉力,一方面管柱、桿柱還承受很大的扭矩。因此,如果選井選泵不當(dāng),管柱和桿柱設(shè)計(jì)不當(dāng),泵質(zhì)量不合格,防砂、防蠟措施不力,或生產(chǎn)時(shí)監(jiān)測不力,都將會導(dǎo)致螺桿泵發(fā)生故障。有時(shí)是開機(jī)后沒見出油就已發(fā)生故障,有時(shí)是生產(chǎn)一段時(shí)間后出現(xiàn)故障。螺桿泵的故障形式通常有管脫、桿脫、桿斷、管柱漏失、定子失效、蠟堵、輸油管線堵及供液不足等幾種。其中桿脫(斷)是最常發(fā)生的故障,其次是供液不足。下面對這些故障的表現(xiàn)一一加以診斷,并提出預(yù)防措施。1.動宏觀客戶掛壓故障表現(xiàn):井口不出液,電機(jī)工作電流比正常時(shí)小得多,油壓與套壓接近,動液面高于泵掛。驗(yàn)證方法:關(guān)閉出油閘門蹩壓(以下簡稱“井口蹩壓”),油壓不升,泄套壓,油壓隨之下降。從油管正注液體,油、套相通。預(yù)防措施:①油管錨按要求錨定牢固(坐封壓力6～8t);②油管絲扣上緊。2.防桿泵入井,投排螺桿泵,降低原油粘度故障表現(xiàn):井口不出液,電機(jī)工作電流比正常時(shí)小得多,油壓與套壓不同,動液面高于泵掛。判斷方法:①井口蹩壓,油壓不升,泄套壓,油壓無變化。②驅(qū)動頭無防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)時(shí),停機(jī)光桿不反轉(zhuǎn),驅(qū)動頭下端口有被防跳方卡碰撞的痕跡。③正注液體,注入量很少,泵壓直線上升,停泵觀察,泵壓不降。預(yù)防措施:①選用的抽油桿絲扣抗拉強(qiáng)度足夠大;②抽油桿入井時(shí)絲扣擦干凈,上緊;③當(dāng)原油的粘度大于500mPa·s(50℃)時(shí),螺桿泵首次開機(jī)前或生產(chǎn)中途停機(jī)較長時(shí)間后再次開機(jī)前,應(yīng)當(dāng)用輕質(zhì)熱油反洗井,將油管內(nèi)死油洗出,降低桿柱啟動扭矩;④當(dāng)原油的粘度較大時(shí),采用多次啟動法啟動螺桿泵,即頭次啟動讓螺桿一動就停機(jī);然后再啟動,讓螺桿旋轉(zhuǎn)起來就停機(jī);接著再次啟動,讓螺桿泵旋轉(zhuǎn)數(shù)圈停機(jī)。如果電流正常,可啟動螺桿泵進(jìn)行生產(chǎn)。這樣做的目的:一是把死油活動開,減少原油和桿柱間的摩阻;二是利用桿柱的轉(zhuǎn)動慣性,從而降低桿柱承受的扭矩、降低啟動電流。采用這種方法啟動螺桿泵,可有效減少桿柱因啟動扭矩過大發(fā)生桿斷的幾率,同時(shí)也減少電器設(shè)備因啟動電流過大發(fā)生燒毀的幾率);⑤摻稀采油也是減少桿脫發(fā)生的一種有效方法,即從油套環(huán)空注入降粘劑,降低原油粘度。⑥保證地層供液跟得上泵的排量,防止泵空抽。3.空心抽油桿嚴(yán)選桿斷后故障表現(xiàn)同桿脫一樣,判斷方法也一樣。預(yù)防措施除了同桿脫故障一樣外,還應(yīng)做到:①選用扭矩足夠大的抽油桿,在滿足抗拉強(qiáng)度的條件下,盡量選擇空心抽油桿。因空心抽油桿的最大扭矩是同直徑實(shí)心抽油桿的2～5倍;②防止受傷、變形的抽油桿入井;③選用正規(guī)廠家的產(chǎn)品,避免不同心的空心抽油桿入井。4.管柱漏失,管柱價(jià)值出現(xiàn)漏失螺桿泵正式投產(chǎn)前都要進(jìn)行井口蹩壓,以檢驗(yàn)管柱的密封性,合格后才能投產(chǎn)(一般蹩壓3～5MPa,穩(wěn)壓30min無壓降為合格)。隨著生產(chǎn)的進(jìn)行,管柱可能會出現(xiàn)漏失。故障表現(xiàn):油壓下降,產(chǎn)液量下降,電機(jī)工作電流正常。驗(yàn)證方法:①井口蹩壓,油壓上升較慢,停機(jī)觀察,油壓緩慢下降。②探液面,動液面在正常位置(漏失前的動液面)。預(yù)防措施:①防止腐蝕穿孔的油管入井;②防止入井油管絲扣有損傷,絲扣上緊,以防生產(chǎn)過程發(fā)生松扣;③定子和轉(zhuǎn)子入井前要檢查,防止磨損嚴(yán)重的定子和轉(zhuǎn)子入井;④出砂嚴(yán)重的井要有防砂措施,防止定子橡膠磨損過快。⑤防止在高含H2S的井中使用。5.電機(jī)工作電流正常運(yùn)行,電機(jī)工作電流通過壓定子橡膠掉塊、脫膠都會導(dǎo)致定子失效。故障表現(xiàn):泵的實(shí)際排量遠(yuǎn)小于理論排量,甚至不出液,電機(jī)工作電流接近正常。驗(yàn)證方法:①井口蹩壓,油壓上升很慢或不升,正注油、套不通;②探液面,動液面遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于泵掛。預(yù)防措施:定子橡膠掉塊、脫膠一般是泵的質(zhì)量問題,應(yīng)從購貨環(huán)節(jié)上加以預(yù)防。6.油壓下降快故障表現(xiàn):油壓正常,排量正常,電流明顯高于正常電流。判斷方法:井口蹩壓,油壓上升正常,回壓下降很快;停機(jī)觀察,油壓不降。預(yù)防措施:定期用熱油反洗井清蠟或采用磁防管柱。7.正常電流的判斷故障表現(xiàn):油壓明顯升高,排量降低,電流明顯高于正常電流。判斷方法:井口蹩壓,油壓上升正常,回壓不降;停機(jī)觀察,油壓不降。預(yù)防措施:定期用熱油清洗輸油管線或采用保溫措施對管線進(jìn)行加熱保溫。8.泵空抽造成的損害故障表現(xiàn):油壓逐漸降低,排量逐漸降低,電流逐漸降低。井口蹩壓,油壓上升緩慢,停機(jī)觀察,油壓不降;供液嚴(yán)重不足時(shí),井口不出液,出油口只往外排氣,井口蹩壓,油壓不升,待液面恢復(fù)后,可抽出一定的液量,之后井口又不出液。對供液不足若發(fā)現(xiàn)不及時(shí),將發(fā)生泵空抽,泵空抽時(shí)間過長將導(dǎo)致桿脫、桿斷或定子失效,后果非常嚴(yán)重。預(yù)防措施:①根據(jù)油井的供液能力選泵,使泵的排量與井的供液能力匹配;②定期探動液面(投產(chǎn)初期加密次數(shù)),如果動液面持續(xù)下降并降到警戒線以下時(shí)(泵的沉沒度要求≥50m),立即停機(jī),調(diào)低泵的排量,待液面恢復(fù)后再開機(jī);③加強(qiáng)對油壓的監(jiān)測,如果油壓持續(xù)下降,應(yīng)通知有關(guān)人員加密探液面,同時(shí)每隔1h從取樣口觀察井是否出油。若不出油,應(yīng)立即停機(jī),采取進(jìn)一步的措施。桿泵不進(jìn),泵掛不除實(shí)例1:××油田AA井,原油粘度約1000mPa·s(50℃),停噴后2001年10月轉(zhuǎn)螺桿泵生產(chǎn)。因長期生產(chǎn),定子橡膠磨損,產(chǎn)量減小較多。2002年3月檢泵,12日完井后開機(jī)試抽1h不出液、不出氣,井口蹩壓,油壓不起壓,電流明顯小于正常,后正注淡水2m3油管不起壓,判斷為油套相通,油管脫扣。后提桿柱、管柱檢查,發(fā)現(xiàn)管柱在泵與油管連接處脫扣,泵244.475mm油管錨和尾管掉入井底。管脫原因是油管錨錨定不牢固,開機(jī)后桿柱將管柱甩脫。實(shí)例2:××油田BB井,原油運(yùn)動粘度427mPa·s(25℃),因自噴產(chǎn)量低(油壓0.3MPa,套壓0.3MPa,8mm油嘴)而轉(zhuǎn)螺桿泵生產(chǎn)。2000年8月29日螺桿泵投產(chǎn),泵掛803.5m,理論排量60m3/d,投產(chǎn)初期產(chǎn)液正常。當(dāng)生產(chǎn)了37h時(shí),井口處發(fā)出一聲碰撞聲,從井口觀察,沒有發(fā)現(xiàn)異常情況。打開取樣考克,考克不出液,只往外冒氣,進(jìn)行井口蹩壓,油壓不升;檢查發(fā)現(xiàn)電流明顯小于正常,光桿上的防跳方卡頂端有碰傷的痕跡,初步判斷為桿脫。第二天探液面,發(fā)現(xiàn)泵的沉沒度只有15m。后檢泵提桿發(fā)現(xiàn),抽油桿自上而下第10根與第11根脫扣。桿脫原因分析,由于對油壓、電流、出油情況監(jiān)測不嚴(yán),致使泵長時(shí)間空抽,造成定子過熱膨脹抱死轉(zhuǎn)子,使轉(zhuǎn)子無法轉(zhuǎn)動,桿柱(φ25mm實(shí)心桿)承受不了過大的扭矩而脫扣。實(shí)例3:××油田CC井,用螺桿泵生產(chǎn),泵掛800.7m,2001年6月1～4日,產(chǎn)液量由50m3/d降到0,電流由25A逐漸降至21A,油壓由1.0MPa降到0.8MPa,套壓由0.6MPa升到1.0MPa,回壓0.8MPa降到0.6MPa。從取樣口觀察,光出氣量沒有液體。5～6日,待液面恢復(fù),7日開機(jī)試抽,出液2h后又不出液,初步判斷為供液不足。停機(jī)測液面,液面