螺桿泵工況診斷方法及發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國(guó)地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油系統(tǒng)在油田上的應(yīng)用，越來越多的故障出現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程中。導(dǎo)致故障出現(xiàn)的原因是多種多樣的，除去人為因素，螺桿泵采油技術(shù)理論的不完善是其主要根源。但是由于螺桿泵采油的發(fā)展時(shí)間相對(duì)不長(zhǎng)，在以后較短的時(shí)間內(nèi)出完整的故障診斷系統(tǒng)是存在很大難度的。因此，建立地面螺桿泵采油系統(tǒng)故障診斷的初步方法，既能解決油田的生產(chǎn)問題，又能為以后的研究提供資料。

有桿泵油井可以通過示功圖來進(jìn)行診斷，而螺桿泵油井由于沒有示功圖，其診斷方法和有桿泵油井有所不同。

目前，主要有兩種比較流行的診斷技術(shù)：一是利用診斷方法分析存在的問題；二是假設(shè)螺桿泵存在問題，分析可能暴露出的現(xiàn)象。

1、利用診斷技術(shù)判斷油井故障

隨著螺桿泵應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，時(shí)間的延長(zhǎng)，診斷方法會(huì)越來越多，其技術(shù)水平也將會(huì)越來越高，目前有以下幾種方法：

(1)電流法診斷；

(2)憋泵法診斷；

(3)扭矩法診斷；

(4)液量變化法診斷。

油井產(chǎn)液量是現(xiàn)場(chǎng)非常直觀的資料，天天取，天天用，比較準(zhǔn)確，因此用它作為分析的依據(jù)比較現(xiàn)實(shí)。

實(shí)踐證明將這些方法綜合使用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，能夠達(dá)到較好的效果，從而   準(zhǔn)確、方便地對(duì)螺桿泵的工作狀況進(jìn)行診斷，節(jié)約損失，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

2、問題假設(shè)法診斷油井故障

為了   系統(tǒng)的研究螺桿泵診斷技術(shù)，假設(shè)問題己經(jīng)出現(xiàn)，分析螺桿泵井可能表現(xiàn)出的現(xiàn)象。若油井現(xiàn)象與假設(shè)現(xiàn)象相同，則認(rèn)為假設(shè)正確；若假設(shè)中所要求數(shù)據(jù)不全，可根據(jù)要求專門去落實(shí)。

目前，我國(guó)各油田己廣泛應(yīng)用地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵開采原油，并取得較好的經(jīng)濟(jì)效益，部分低產(chǎn)井和少數(shù)過去認(rèn)為沒有開采價(jià)值的油井，利用地面驅(qū)動(dòng)單螺桿泵也取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。但隨著油田的不斷，油井不斷增加，各種斜井、定向井不斷涌現(xiàn)，僅靠抽油桿的旋轉(zhuǎn)來傳遞動(dòng)力的地面驅(qū)動(dòng)單螺桿泵，其抽油桿的脫扣和斷裂事故帶來的影響越來越突出，限制了這種螺桿泵的應(yīng)用。造成這種情況的原因是多方面的，除了螺桿泵自身的原因外，桿柱的力學(xué)模型過于簡(jiǎn)化，導(dǎo)致桿柱設(shè)計(jì)不當(dāng)超載荷運(yùn)轉(zhuǎn)也是一個(gè)重要的原因。

根據(jù)螺桿泵采油系統(tǒng)中抽油桿柱失效的實(shí)例統(tǒng)計(jì)和分析，可劃分以下三類。

抽油桿斷裂是   常見的失效形式之一，造成螺桿泵抽油桿柱斷裂的主要原因有：

(1)抽油桿柱桿體外徑偏小，使得抽油桿的工作   系數(shù)偏低。這是因?yàn)槁輻U泵抽油桿柱的受力變形狀態(tài)不同于往復(fù)泵的抽油桿柱，一方面它不僅受到軸向應(yīng)力的作用，還有扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力作用；另一方面抽油桿柱做高速度的旋轉(zhuǎn)，若抽油桿偏心或井斜作用，將引起橫向不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致較大的橫向力和附加彎矩。從目前工程上采用的抽油桿柱設(shè)計(jì)方法中不難看出，現(xiàn)有方法只能考慮靜載荷部分，而無法考慮動(dòng)載荷，也就是說只能做靜強(qiáng)度評(píng)定，而不能做動(dòng)強(qiáng)度評(píng)定。

(2)桿體在制造過程或使用過程中產(chǎn)生缺陷，使桿體的工作應(yīng)力明顯增大，導(dǎo)致抽油桿承載能力下降。若抽油桿有初始缺陷，在高速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和腐蝕介質(zhì)作用下，其缺陷會(huì)很快擴(kuò)大，導(dǎo)致桿體承載能力急劇下降。

(3)井下出現(xiàn)異常現(xiàn)象導(dǎo)致抽油桿柱過載，而螺桿泵系統(tǒng)過載保護(hù)不理想，如螺桿泵卡泵、局部井段產(chǎn)生蠟堵或砂卡，電流保護(hù)裝置效果不好等。這些異常現(xiàn)象，一方面使抽油桿柱不能旋轉(zhuǎn)，將產(chǎn)生過大的扭矩；另一方面由于部分堵塞限制了抽油桿柱的軸向運(yùn)動(dòng)，此時(shí)不穩(wěn)定的抽油桿柱旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)勢(shì)必會(huì)引起過大的軸向載荷，這些軸向載荷和扭矩的過載，得不到過載保護(hù)裝置的及時(shí)限制，都可能導(dǎo)致抽油桿柱斷裂。