螺杆泵偏磨原因研究及治理对策

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1、螺杆泵偏磨原因研究及治理对策摘要：针对孤岛油田螺杆泵示范区普遍存在的抽油杆、油管偏磨问题，分析了杆、管磨损的主要原因，认为螺杆泵偏磨的主要因素是在运转过程中油管弯曲、工作参数不合理及抽油杆旋转离心力作用造成的，并提出了优化下泵参数、使用抗偏磨工艺等措施降低杆、管磨损发生几率，见到了良好的效果。关键词：螺杆泵采油管杆偏磨孤岛油田参数优化0引言螺杆泵又称渐进式容积泵，由定子和转子组成，两者的螺旋状过盈配合形成连续密封的腔体，并当转子和定子作相对转动时，封闭腔室能作轴向移动，使其中的液体从一端移向另一端，实现机械能和液体能的相互转化，从而实现举升作用。因此螺杆泵比抽油机有更高的传动效率，地面

2、驱动装置占地面积小，动力机构紧凑结构相对简单，安全性高。孤岛油田开展了大范围的螺杆泵举升工艺的应用试验，目前共在油藏一区实施76口井。螺杆泵替代抽油机后，有效克服了疏松砂岩油藏高含水、出砂量大、出聚腐蚀严重的问题，同时也引起管杆偏磨加剧的问题。据统计，2011年螺杆泵示范区累计作业检泵37井次，其中因杆管磨损原因检泵的有17井次，分别占检泵井数和总开井数的45.9%及22.4%o另外的20口井中5口井也存在偏磨现象。1磨损原因分析1.1油层物性及地质条件影响：螺杆泵示范区所在的孤岛油田中一区是孤岛油田的主力开的油田，其中Ng3-6为正注聚单元，Ng3-4,Ng5-6为注聚后续水驱聚单元

3、，产出液含水的高，矿化度高，金属电化学反应活跃，尤其在注聚见效区，随着见聚浓度及矿化度的升高，加剧了电化学反应速度，腐蚀尤为严重，中一区Ng7-10单元含硫量达到2.7%,硫化腐蚀程度非常严重，直接加剧了抽油杆，油管的偏磨程度。1.2螺杆泵运动特性影响1.2.1转子偏心运动螺杆泵的结构特征及转子的偏心运动特征，决定了转子以及与转子相连接的底部抽油杆做偏心旋转运动。转子的偏心在3-10mm之间。由于油管与抽油杆间的环空有限，如不采取相应的措施，必然会导致底部抽油杆与油管之间的磨损。1.2.2离心惯性力作用由于杆柱的质量中心偏离竖直井筒的几何中心线，在旋转过程中，质量偏心所产生的离心惯性力

4、将使杆柱发生弯11当杆柱的弯曲挠度达到油管和杆柱的径向间隙时，杆柱将与油管发生摩擦。旋转杆柱的轴向力是随着井深减少的。在横向力的作用下，杆柱发生弯曲，同时杆柱因弯曲刚度和拉压刚度将产生弹性恢复力，两者平衡时，杆柱弯曲中心线将以稳定的弓形面绕井筒轴线做公转，杆柱横截面将以稳定的转速杆柱弯曲中心线自转。当井较深，杆柱的长度相当大,杆柱弯曲和拉压刚度相对较小，即可认为杆柱中心线的弓形面将以地面转速绕井筒中心线旋转。此时在检泵时就会发现杆在管壁上呈圆周磨损的痕迹。当转速较高，不安装扶正器或扶正器布置较少时，离心惯性力引起的弯矩也就随之增加，导致杆柱弯曲，增加了杆管磨损的几率。1.2.3油管弯曲

5、孤岛油田生产区与居民区混建，螺杆泵示范区油井绝大多数在位于居民区附近，考虑到地面条件，斜井应用比例较高，据统计，斜井比例达到14.2%,部分井由于生产需要，下泵深度大于造斜点深度，造成油管弯曲。对于直井而言，油管发生弯曲主要有两个原因，一是在钻井过程，施工质量差，井筒存在着“狗腿”现象，井筒的弯曲导致油管管柱弯曲；二是目前螺杆泵井普遍采用油管锚，由于其坐卡方式（压油管头）决定了油管也会存在一定程度的弯曲。显然，油管弯曲必然会使杆管之间产生接触载荷，从而导致磨损发生。2措施研究与应用2.1优化下泵参数为保证螺杆泵能高效、长期正常运转，必须确定合理的下泵参数。从检泵原因分析可看出，要有效的

6、减轻杆管磨损,防止杆断脱，必须降低扭矩、弯矩，减少共振。螺杆泵的转速是影响螺杆泵杆管偏磨的最主要因素之一，也是影响螺杆泵容积效率和寿命的主要因素。随着转速增加有效扬程增大，可部分弥补因定子磨损造成的漏失，另一方面由于螺杆泵定、转子为过盈配合，转速增加加快了定子橡胶老化速度，在含砂磨蚀工况下，定子橡胶的磨损量与转速的平方成正比。因此螺杆泵一般采用低参数开井，待生产平稳后，逐渐调高生产参数，这样可以避免由于开井初期扭矩过大造成的机械事故。另外，由于螺杆泵不具有自吸能力，小参数开抽，跟踪监测也可以防止抽空等事故的发生。为了减少偏磨，就必须让螺杆泵在中、低转速运行。为此，在下泵设计时，根据油井

7、产能，在满足供排要求的前提下,以低速为目标，选择泵型。需重新计算了各种泵型中低转速时，对应的实际排量，优选大泵，降低转速。至2011年底优化设计下入11口井，借检泵时机换大泵7口井，平均转速为87.5r/mo在保证液量不下降的前途下，大大缓解了管杆偏磨程度。2.2螺杆泵示范区的配套工艺针对偏磨严重油井，重点在防偏磨工艺上进行了试验优选，跟据现场使用效果，优选连续杆配套内衬管和连续杆配套油管内衬铜套扶正器的防偏磨工艺进行推广应用。2.2.1连续杆