螺杆泵故障检测方法

螺杆泵故障检测方法

螺杆泵按动力模式分为：螺杆泵和地面导向下螺杆泵，油田中常用的螺杆泵为地面导向下螺杆泵。螺杆泵采油系统由电控部分、地面驱动部分、井下部分及配套工具组成。井下部分由转子和定子组成。转子是一根用高强度钢加工、表面镀硬铬的运动件,其表面为单螺旋面。定子以丁腈橡胶为衬套硫化粘接在缸体外套内形成,其表面为双螺旋面。转子和定子利用摆线的多等效动点效应形成封闭腔,当转子和定子作相对运动时,封闭腔沿轴向从吸入端向排出端运动,并在排出端消失,同时在吸入端形成新的封闭腔,随着封闭腔的不断形成、运动、消失,迫使油、气、水通过一个个封闭腔,从吸入端被挤到排出端,进而被举升到地面。螺杆泵是一种容积式泵,没有阀件和复杂的油流通道,油流扰动小,排量均匀,受气体影响小,油液中的砂粒不易沉积,在开采高粘度、高含砂和含气量较大的原油时,同其它采油方式相比有独特的优点,螺杆泵适应的原油粘度为0～15000mPa·s(50℃),适应的含砂量<5%,适应的温度<120℃,井斜要求≤3°,不适合于高H2S产出的油井,目前在各油田已得到广泛的应用。螺杆泵不当运行螺杆泵一般用于高粘度、高含砂井采油,螺杆泵工作时,一方面杆柱承受拉力,一方面管柱、杆柱还承受很大的扭矩。因此,如果选井选泵不当,管柱和杆柱设计不当,泵质量不合格,防砂、防蜡措施不力,或生产时监测不力,都将会导致螺杆泵发生故障。有时是开机后没见出油就已发生故障,有时是生产一段时间后出现故障。螺杆泵的故障形式通常有管脱、杆脱、杆断、管柱漏失、定子失效、蜡堵、输油管线堵及供液不足等几种。其中杆脱(断)是最常发生的故障,其次是供液不足。下面对这些故障的表现一一加以诊断,并提出预防措施。1.动宏观客户挂压故障表现:井口不出液,电机工作电流比正常时小得多,油压与套压接近,动液面高于泵挂。验证方法:关闭出油闸门蹩压(以下简称“井口蹩压”),油压不升,泄套压,油压随之下降。从油管正注液体,油、套相通。预防措施:①油管锚按要求锚定牢固(坐封压力6～8t);②油管丝扣上紧。2.防杆泵入井,投排螺杆泵,降低原油粘度故障表现:井口不出液,电机工作电流比正常时小得多,油压与套压不同,动液面高于泵挂。判断方法:①井口蹩压,油压不升,泄套压,油压无变化。②驱动头无防反转机构时,停机光杆不反转,驱动头下端口有被防跳方卡碰撞的痕迹。③正注液体,注入量很少,泵压直线上升,停泵观察,泵压不降。预防措施:①选用的抽油杆丝扣抗拉强度足够大;②抽油杆入井时丝扣擦干净,上紧;③当原油的粘度大于500mPa·s(50℃)时,螺杆泵首次开机前或生产中途停机较长时间后再次开机前,应当用轻质热油反洗井,将油管内死油洗出,降低杆柱启动扭矩;④当原油的粘度较大时,采用多次启动法启动螺杆泵,即头次启动让螺杆一动就停机;然后再启动,让螺杆旋转起来就停机;接着再次启动,让螺杆泵旋转数圈停机。如果电流正常,可启动螺杆泵进行生产。这样做的目的:一是把死油活动开,减少原油和杆柱间的摩阻;二是利用杆柱的转动惯性,从而降低杆柱承受的扭矩、降低启动电流。采用这种方法启动螺杆泵,可有效减少杆柱因启动扭矩过大发生杆断的几率,同时也减少电器设备因启动电流过大发生烧毁的几率);⑤掺稀采油也是减少杆脱发生的一种有效方法,即从油套环空注入降粘剂,降低原油粘度。⑥保证地层供液跟得上泵的排量,防止泵空抽。3.空心抽油杆严选杆断后故障表现同杆脱一样,判断方法也一样。预防措施除了同杆脱故障一样外,还应做到:①选用扭矩足够大的抽油杆,在满足抗拉强度的条件下,尽量选择空心抽油杆。因空心抽油杆的最大扭矩是同直径实心抽油杆的2～5倍;②防止受伤、变形的抽油杆入井;③选用正规厂家的产品,避免不同心的空心抽油杆入井。4.管柱漏失,管柱价值出现漏失螺杆泵正式投产前都要进行井口蹩压,以检验管柱的密封性,合格后才能投产(一般蹩压3～5MPa,稳压30min无压降为合格)。随着生产的进行,管柱可能会出现漏失。故障表现:油压下降,产液量下降,电机工作电流正常。验证方法:①井口蹩压,油压上升较慢,停机观察,油压缓慢下降。②探液面,动液面在正常位置(漏失前的动液面)。预防措施:①防止腐蚀穿孔的油管入井;②防止入井油管丝扣有损伤,丝扣上紧,以防生产过程发生松扣;③定子和转子入井前要检查,防止磨损严重的定子和转子入井;④出砂严重的井要有防砂措施,防止定子橡胶磨损过快。⑤防止在高含H2S的井中使用。5.电机工作电流正常运行,电机工作电流通过压定子橡胶掉块、脱胶都会导致定子失效。故障表现:泵的实际排量远小于理论排量,甚至不出液,电机工作电流接近正常。验证方法:①井口蹩压,油压上升很慢或不升,正注油、套不通;②探液面,动液面远远高于泵挂。预防措施:定子橡胶掉块、脱胶一般是泵的质量问题,应从购货环节上加以预防。6.油压下降快故障表现:油压正常,排量正常,电流明显高于正常电流。判断方法:井口蹩压,油压上升正常,回压下降很快;停机观察,油压不降。预防措施:定期用热油反洗井清蜡或采用磁防管柱。7.正常电流的判断故障表现:油压明显升高,排量降低,电流明显高于正常电流。判断方法:井口蹩压,油压上升正常,回压不降;停机观察,油压不降。预防措施:定期用热油清洗输油管线或采用保温措施对管线进行加热保温。8.泵空抽造成的损害故障表现:油压逐渐降低,排量逐渐降低,电流逐渐降低。井口蹩压,油压上升缓慢,停机观察,油压不降;供液严重不足时,井口不出液,出油口只往外排气,井口蹩压,油压不升,待液面恢复后,可抽出一定的液量,之后井口又不出液。对供液不足若发现不及时,将发生泵空抽,泵空抽时间过长将导致杆脱、杆断或定子失效,后果非常严重。预防措施:①根据油井的供液能力选泵,使泵的排量与井的供液能力匹配;②定期探动液面(投产初期加密次数),如果动液面持续下降并降到警戒线以下时(泵的沉没度要求≥50m),立即停机,调低泵的排量,待液面恢复后再开机;③加强对油压的监测,如果油压持续下降,应通知有关人员加密探液面,同时每隔1h从取样口观察井是否出油。若不出油,应立即停机,采取进一步的措施。杆泵不进,泵挂不除实例1:××油田AA井,原油粘度约1000mPa·s(50℃),停喷后2001年10月转螺杆泵生产。因长期生产,定子橡胶磨损,产量减小较多。2002年3月检泵,12日完井后开机试抽1h不出液、不出气,井口蹩压,油压不起压,电流明显小于正常,后正注淡水2m3油管不起压,判断为油套相通,油管脱扣。后提杆柱、管柱检查,发现管柱在泵与油管连接处脱扣,泵244.475mm油管锚和尾管掉入井底。管脱原因是油管锚锚定不牢固,开机后杆柱将管柱甩脱。实例2:××油田BB井,原油运动粘度427mPa·s(25℃),因自喷产量低(油压0.3MPa,套压0.3MPa,8mm油嘴)而转螺杆泵生产。2000年8月29日螺杆泵投产,泵挂803.5m,理论排量60m3/d,投产初期产液正常。当生产了37h时,井口处发出一声碰撞声,从井口观察,没有发现异常情况。打开取样考克,考克不出液,只往外冒气,进行井口蹩压,油压不升;检查发现电流明显小于正常,光杆上的防跳方卡顶端有碰伤的痕迹,初步判断为杆脱。第二天探液面,发现泵的沉没度只有15m。后检泵提杆发现,抽油杆自上而下第10根与第11根脱扣。杆脱原因分析,由于对油压、电流、出油情况监测不严,致使泵长时间空抽,造成定子过热膨胀抱死转子,使转子无法转动,杆柱(φ25mm实心杆)承受不了过大的扭矩而脱扣。实例3:××油田CC井,用螺杆泵生产,泵挂800.7m,2001年6月1～4日,产液量由50m3/d降到0,电流由25A逐渐降至21A,油压由1.0MPa降到0.8MPa,套压由0.6MPa升到1.0MPa,回压0.8MPa降到0.6MPa。从取样口观察,光出气量没有液体。5～6日,待液面恢复,7日开机试抽,出液2h后又不出液,初步判断为供液不足。停机测液面,液面