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對螺桿泵的淺談 采油一廠技師培訓(xùn)學(xué)員 本文介紹了螺桿泵工作原理及螺桿泵井井下作業(yè)工藝 分析螺桿泵影響因素與螺桿泵井作業(yè)返工率影響因素 提出了降低螺桿泵井作業(yè)返工率的措施 對現(xiàn)場作業(yè)工作具有一定的現(xiàn)實意義 螺桿泵采油責(zé)任返工率影響因素措施 摘要 主題詞 近幾年來 隨著三次采油技術(shù)的迅速推廣 大慶油田螺桿泵采油井的應(yīng)用日益增多 該井優(yōu)勢性很多 不但節(jié)省初始投資 并且地面裝置結(jié)構(gòu)簡單 安裝方便 泵效高 節(jié)能 管理費用低 為更好的應(yīng)用螺桿泵 降低作業(yè)返工率 下面我們研究一下如何降低螺桿泵責(zé)任返工率 一 螺桿泵工作原理 抽油泵由一個單頭轉(zhuǎn)子和一個雙頭定子組成 在兩件之間形成一個個密閉的空腔 當(dāng)轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)轉(zhuǎn)動時 空腔就會從一端向另一端螺旋移動 從而起到泵的作用 空腔在泵的入口順序形成 直至另一端并始終保持幾何尺寸不變 因此在入口處吸入的液體隨著空腔的螺旋運動從另一端排出 簡單說就是 轉(zhuǎn)子通過抽油桿傳遞的動力在定子內(nèi)轉(zhuǎn)動 螺桿泵的襯套 螺桿將機械能轉(zhuǎn)變成體能 實現(xiàn)抽吸所推擠油液作用 雙頭轉(zhuǎn)子螺桿泵 單頭轉(zhuǎn)子螺桿泵 二 螺桿泵井井下作業(yè)工藝 一 下井前的準(zhǔn)備工作1 防脫方式的選擇因為螺桿泵的轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)轉(zhuǎn)動 工作負(fù)載直接表現(xiàn)為扭矩 轉(zhuǎn)子扭矩使泵上部的正扣油管倒扣 所以螺桿泵井的油管必須實施防脫措施 防脫措施有以下三種 1 錨定油管 可取 2 反扣油管 可取 3 支人工井底 不可取 實踐證明 支人工井底不可取 錨定工具推薦采用DQ0552支撐卡瓦或者反扣油管可取 2 泵掛深度的確定在大多數(shù)情況下 要把泵下到射孔段之下 這一點對產(chǎn)氣井更為重要 氣量越大 所需要的沉沒深度就應(yīng)越深 以便在環(huán)形空間把天然氣和油分開 在高含水油井 有必要把泵下到靠近射孔段位置 但越高于射孔段 就會產(chǎn)生更多的問題 值得注意的是螺桿泵定子下接的錨定工具要避開射孔井段 3 上提防沖距的確定在下轉(zhuǎn)子時 應(yīng)保證轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)有適當(dāng)?shù)目臻g 如果安裝太高 系統(tǒng)的壓頭將會減小 并且轉(zhuǎn)子相對油管內(nèi)部磨擦將造成損壞 限位銷是轉(zhuǎn)子定位的唯一參考點 將轉(zhuǎn)子下的太低 可能造成限位銷磨壞 限位銷定位后 上提桿柱一定距離 這個距離是從限位銷到定子彈性底部的距離 并且在上提附加的距離 這個附加的距離 L應(yīng)是抽油桿柱自然的伸長 L1與螺桿泵轉(zhuǎn)子受液壓差軸向力作用桿柱伸長量 L2的和 即 L L1 L2泵掛深度與上提防沖距的關(guān)系 4 清蠟的要求為了錨定工具錨定的可靠性 下泵前必須對錨定工具附近的套管內(nèi)壁進行徹底的刮蠟 另外 油管內(nèi)壁如果有污油或蠟 那么油管下井前必須用熱水清洗干凈 以減少蠟的沉積及抽油桿與油管內(nèi)液體磨擦的阻扭矩 5 清砂的要求清洗井內(nèi)的積砂 清洗深度取決于抽汲量和下泵位置 起碼要把井的下射孔段以下的兩三米是和泵以下的兩 三米處沖洗干凈 如果要洗井最好用水或油 也許有地用摻和物 如果用摻和物洗井 要在下泵前完全排凈摻和物 因為稀釋劑和芳香劑有可能使定子橡雕膨脹 6 按規(guī)定仔細(xì)檢查螺桿泵機組及配套工具是否齊全 作業(yè)員工主要配合廠家人員檢查 三 起泵 1 起泵作業(yè)前的準(zhǔn)備工作1 通曉螺桿泵下井作業(yè)工藝2 制定螺桿泵井起泵作業(yè)施工設(shè)計3 熟練掌握螺桿泵井作業(yè)操作規(guī)程4 配備齊全作業(yè)工具2 起泵作業(yè)的順序1 拆開變壓器與電控箱的連接電纜2 拆開電控箱與驅(qū)動電機的連接電纜3 拆卸電機傳動皮帶4 上提光桿使方卡子與減速箱脫離 然后卸開減速箱同采油樹的連接卡箍 繼續(xù)上提光桿 待與光桿連接的抽油桿露出采油樹后 放上抽油桿吊卡 卸掉光桿 5 起出抽油桿及螺桿泵轉(zhuǎn)子 6 拆卸采油樹7 松開套管法蘭頂絲 開始解封 8 起出油管及螺桿泵定子 9 清理螺桿泵機組 特別要把螺桿泵定 轉(zhuǎn)子清洗干凈 10 起泵作業(yè)總結(jié) 二 下泵 我們主要了解 下泵的順序及主要注意事項 1 下泵順序按下泵順序?qū)⒁来蜗轮猎O(shè)計泵深度死堵 尾管 篩管 氣錨 強磁防蠟器 支撐卡瓦 螺桿泵定子 油管注意事項 下井的尾管不少于三根尾管 尾管長度不小于20m 氣錨 強磁防蠟器械可依據(jù)油井的含蠟量 含氣量的大小可以有選擇的使用 支撐卡瓦在下井時 滑環(huán)錨釘位于短滑道內(nèi) 卡瓦處于吸擾狀態(tài) 同時下井前要徹底清除上瓦滑道內(nèi)的臟物 并涂上黃油 下泵時 所有部位的連接螺紋一定要上緊 螺桿泵定子尾部有限位銷 下井時切忌將定子倒置 更換油管吊卡時 油管管柱上提高度不允許超過400mm 以防支撐卡瓦中途坐卡 2 支撐卡瓦坐封及注意事項坐封油管下完后 上好油管掛 準(zhǔn)備坐封 坐封時 首先要緩慢 下放油管管柱 坐封時 油管掛露出套管法蘭盤3 25mm然后用鋼絲繩等工具壓下油管掛 上緊頂絲即可 坐封結(jié)束后 將采油樹坐上井口固緊 3 轉(zhuǎn)子安裝點清抽油桿數(shù)量 需要的數(shù)量應(yīng)等于記錄上桿數(shù)量再加一根額外的抽油桿 保證抽油桿長度足夠 檢查所有的抽油桿是否明顯的損壞 腐損或腐蝕 換去所有可疑或不標(biāo)準(zhǔn)的抽油桿 給轉(zhuǎn)子涂黃油 并且把它接到第一根抽油桿上 按標(biāo)上緊抽油桿 下放抽油桿要慢 當(dāng)轉(zhuǎn)子進入定子后 可以看到抽油桿轉(zhuǎn)動 當(dāng)抽油桿碰到定位銷后 上提抽油桿柱 接著把采油樹坐到井口 完成組配工作 然后 把手輕輕放在抽油桿上 很慢的下放抽油桿 當(dāng)轉(zhuǎn)子再次碰到限位銷時 手能感覺到 給抽油桿做標(biāo)記 再上提抽油桿 直一轉(zhuǎn)子完全脫出定子 再下放 重復(fù)這一過程幾次 注意事項 地面吊起轉(zhuǎn)子時 速度要緩慢 并用手扶著轉(zhuǎn)子中上部 以防轉(zhuǎn)子彎曲 抽油桿螺紋處有問題 或抽油桿有明顯彎曲變形 要更換抽油桿 切忌損傷轉(zhuǎn)子表面 或使其發(fā)生彎曲變形 不要扭轉(zhuǎn)抽油桿 防止因此給限位銷加載 4 地面機組安裝作業(yè)員工配合生產(chǎn)廠家人員安裝好機組 三 螺桿泵工作影響因素 1 粘度對于采重稠油 螺桿泵抽油系統(tǒng)比任何其它類型的人工舉井更優(yōu)勢 但是粘度很高對螺桿泵也有一定影響 重稠油在轉(zhuǎn)速超過一定值的情況下難于進擴泵 轉(zhuǎn)速多大 只能靠試驗來確定 井下液體的粘度很難確定 游離水會大幅度的降低有效粘度 泡沫狀的游離氣將增加粘度 三次采油所注的聚合物會大大增加采出液的粘度 2 流入量螺桿泵能將流入井中的液體采出來 對于一個大排量泵使其低速轉(zhuǎn)動 獲得較小的產(chǎn)液量也是經(jīng)濟的 但是供液不足對螺桿泵有較大的損害 測得流入量比較困難 因為聲波反射技術(shù)會記錄頂部泡沫層或砂壞 得到的只是假液面 3 氣體的影響同抽油機裝置比較 螺桿泵不會發(fā)生氣鎖現(xiàn)象 能夠適用于相對高的氣液比 然而 氣液比越高 泵效越低 嚴(yán)重時還會造成定子損壞 大量氣體進泵 使泵得不到潤滑 引起橡膠壁變的干硬 磨損轉(zhuǎn)子 或造成定子燒毀 因此 保持氣液比最小是必須的 為零更好 使用加長尾管會使這類問題惡化 這是由于加長尾管的作用恰是一個游離氣聚積器作用 不采用尾管是防氣體影響的一項措施 第二 如果可能 使泵吸入口位于射孔孔眼的底部 當(dāng)自由氣到達(dá)泵吸入口前 使自由氣最大程度的分離 第三 如果希望分離出更多的自由氣 應(yīng)保證套管與油管柱和泵之間有足夠的環(huán)形空間 由于鍍鉻轉(zhuǎn)子的抗磨性和軟而有彈性的橡膠定子 螺桿泵對砂有較大的適應(yīng)性 轉(zhuǎn)子和定子的吻合面之間凡是有砂粒存在都被壓到橡膠面內(nèi) 直到下一個液體空腔經(jīng)過把砂粒帶走 但是砂對轉(zhuǎn)子和定子磨損也對螺桿泵的壽命有一定影響 另一方面 只有產(chǎn)液在油管柱中是恒定的 任何在井底積聚的砂粒一般只停留在液內(nèi)或 流砂內(nèi) 這樣 抽油桿仍可自由的旋轉(zhuǎn) 但是 當(dāng)這個液停下來時 砂子和水一起沉到井底 會造成事故 有時 有可能把匯集在泵進口的積砂吸入 在這種含非液體介質(zhì)情況下 能造成卡泵 為了減少砂磨損 建議在高含砂的情況下 應(yīng)采用排量比較大的泵而轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)?shù)鸵恍?為了減少砂造成的起泵作業(yè) 當(dāng)抽含砂重稠油時 最后避免不必要的停泵操作 4 砂的影響 5 原油密度螺桿泵適用于整個范圍的原油密度 唯一受到限制的是芳香族烴含量 它不應(yīng)超過百分之五 6 溫度在帶有磨損的物質(zhì)的流體中 建議不要超過90度 7 含水采用螺桿泵不受含水的限制 水中含鹽也不成問題 從100 的原油到100 的含水的流體都能使用 四 桿泵井作業(yè)返工率影響因素 1 洗井影響作業(yè)含水低 含蠟高的油井 作業(yè)之前和作業(yè)后 必須用熱水洗井 如果不洗井或洗井不徹底 上部油管結(jié)蠟嚴(yán)重 增加了抽油桿在油管是旋轉(zhuǎn)的磨擦力 被卡死 如果電控箱過流保護失靈 不能實現(xiàn)過流自動停機 或者過流保護電流調(diào)的過大 保護時間設(shè)置過長 就有把抽油桿擰斷 絲扣擰壞的可能 停機時 抽油桿高速反轉(zhuǎn) 一旦抽油桿扣沒有上緊 絲扣會出現(xiàn)倒扣脫扣的可能 作業(yè)后的井要定期 大排量洗井 特別含蠟高的井 不及時洗井 蠟會堵住螺桿泵定子下的進油口 使油水吸不上來 不但影響原油產(chǎn)量還會造成轉(zhuǎn)子和定子的磨損 造成螺桿泵損壞 2 抽油桿連接轉(zhuǎn)子時 如果扭矩不夠 扣與扣之間沒上緊 會造成轉(zhuǎn)子與抽油桿倒扣脫扣 使轉(zhuǎn)子掉入定子空腔底部 不能抽汲油水作用 并且無法完成洗井 同樣 井內(nèi)抽油桿上不緊 不管從何處倒扣或脫扣 都會造成此現(xiàn)象 嚴(yán)重的使轉(zhuǎn)子被砸壞 螺桿泵及油管被砸脫 造成嚴(yán)重的后果 3 泵掛深度與上提防沖距計算不準(zhǔn)每口井要完井時 泵掛深度和上提防沖距的計算是相當(dāng)重要的 也是來衡量作業(yè)技術(shù)人員水平的重要依據(jù) 泵掛深度是按照施工設(shè)計要求 螺桿泵應(yīng)下在井底的位置 計算不準(zhǔn)確是由于作業(yè)技術(shù)人員的疏忽 大量油管不準(zhǔn)確造成原 這樣違反了施工設(shè)計要求 影響產(chǎn)油量 造成本次施工失誤 增加返工率 上提防沖距的計算也要準(zhǔn)確 因抽油桿連著轉(zhuǎn)子下入定子空腔內(nèi)的 如上提防沖距多了 系統(tǒng)的壓頭將會減小 并且轉(zhuǎn)子對油管內(nèi)部磨擦將造成損壞 不能實現(xiàn)抽汲排液作用 如果防沖距提的太低 可級造成限位銷磨壞 也不能實現(xiàn)抽汲排液作用 造成施工有誤 4 撐卡瓦坐封不好支撐卡瓦這種工具在作業(yè)應(yīng)用的相當(dāng)廣泛 起到防止油管由于斷扣 脫扣掉入井底 減少損失 造成支撐卡瓦坐封不好有很多原因 第一 支撐卡瓦分型號 按型號下入井內(nèi)必須與井內(nèi)套管規(guī)格相符 例如 井內(nèi)套管規(guī)格為 139 7mm 那么 下井的支撐卡瓦的型號 必須符合套管規(guī)格 否則下入井內(nèi)容易使錨牙損壞 或沒有發(fā)揮出卡住套壁的作用 第二 不及時洗井造成套管壁結(jié)蠟嚴(yán)重 必須按規(guī)定進行套壁刮蠟 如井的套壁有蠟 下入支撐卡瓦時 卡瓦的錨牙由于蠟的結(jié)成 造成錨牙活動不靈 第三 由于作業(yè)技術(shù)人員計算不準(zhǔn)確疏忽了套管接箍的位置 使支撐卡瓦錨牙坐落到套管接箍上 由于全井油管的重量導(dǎo)致錨牙脫落 支撐卡瓦失靈 造成損失 5 按規(guī)定操作作業(yè)螺桿泵井不按規(guī)程操作造成嚴(yán)重的后果 例如 作業(yè)螺桿泵井地面必須丈量抽油桿和油管 計算要準(zhǔn)確 有些員工為了方便 省事 自己私自編制一份抽油桿 油管記錄 大概下到施工井段以上就算了 到真正下入井底時 由于抽油桿 管計算 大量不準(zhǔn)確 造成支撐卡瓦錨牙坐到套管接箍上 使錨牙損壞 坐封不嚴(yán) 抽端正桿大量不準(zhǔn) 容易使轉(zhuǎn)子下不到定子內(nèi)或者轉(zhuǎn)子下到定子底部 不及時剎車容易造成定子損壞 地面管 桿必須把蠟刺干凈 如果不刺干凈 抽油桿很容易下不去 既便下進去 井筒內(nèi)都是蠟 造成抽油桿扭矩增大一旦停轉(zhuǎn) 抽油桿很容易卸扣 并且影響產(chǎn)油量 管 桿必須涂抹配備的絲扣油 必須按規(guī)定涂抹四周 以免抽油桿脫扣 油管漏失 連泵時必須按規(guī)定接油管扶正器 仔細(xì)配合廠家工作人員 按說明書規(guī)定涂抹絲扣油 把泵頭 泵尾工具上緊 另外 就是對操車司機的規(guī)定 下螺桿泵 操車司機一定要放慢速度 不可急速 按2m s速度均穩(wěn)下放 否則速度快 容易損壞支撐卡瓦 五 降低螺桿泵井作業(yè)返工率的措施 6 業(yè)工具不齊全勞動保護大綱和作業(yè)規(guī)定制度嚴(yán)格規(guī)定在作業(yè)工具不齊全的情況下禁止施工 否則一切后果自負(fù) 并追肇事者責(zé)任 1 按規(guī)定洗井螺桿泵洗井多數(shù)采用反洗井 最好將轉(zhuǎn)子提出定子空腔 主要目的是反復(fù)沖洗套秋內(nèi)壁及油管內(nèi)外粘附的雜質(zhì) 污物 以確保井下清潔 按規(guī)定 反洗井 用70度熱水24m3 泵壓5Mpa 進口排量18M3 h 洗井深度為施工設(shè)計的泵掛深度 出口見清水 排量為25m3 h 這樣 洗井達(dá)到了目的 2 按規(guī)定清砂清砂主要分沖砂 撈砂 由于我們就螺桿泵而言 主要進行沖砂 沖砂就是用高速流動的液體將井度砂堵沖散 并借上返液流將泥砂帶出地面 使油層射孔部分裸露出來 在下螺桿泵之前 必須沖砂至人工井底 我們采用正沖砂 用清水48m3 正循環(huán)沖砂 泵壓6 0Mpa 進口排量20m3 進尺 XX m 加深 X 根油管 沖至人工井底 XX m 連探三次 深度不變 這樣 沖砂達(dá)到了目的 3 抽油桿刺干凈 涂抹絲扣油因鍋爐蒸氣水按規(guī)定把抽油桿公扣 桿體 母扣 刺干凈 做到桿體 桿扣見本色 下桿之前 把抽油桿分扣四周涂抹專用絲扣油 按施工設(shè)計要求 在正確位置上加上相應(yīng)的高強度扶正環(huán) 抽油桿用的 36 管鉗擰緊 上扣扭矩不得小于1000N M 同樣如此 轉(zhuǎn)子與抽油桿相接處也要上緊 轉(zhuǎn)子要擦洗干凈 涂抹黃油 1 按施工設(shè)計確定泵掛深度與上提防沖距每口螺桿泵井作業(yè)之前 本單位的工藝大隊要出設(shè)計方案 方案已要求好本次作業(yè)時螺桿泵將要下入多少深度 按作業(yè)規(guī)定 在南油管排好 刺干凈 技術(shù)人員帶領(lǐng)班組人員仔細(xì)丈量每根油管長度 十根一累記長度 算出總長度 是否與設(shè)計要求泵掛深度一致 如不一致適當(dāng)調(diào)配油管短節(jié) 達(dá)到準(zhǔn)確為止 上提防沖距 當(dāng)轉(zhuǎn)子進入定子時 能看到抽油桿轉(zhuǎn)動 直至進入定子底部 試 試探幾次 無變化 限位銷定位 上提桿柱一定距離 這個距離是從限位銷到定子彈性體底部的距離 并且再上提附加距離 這個附加距離 L應(yīng)是抽油桿柱自然伸長 L1與螺桿泵轉(zhuǎn)子受液壓軸向力作用桿柱伸長量 L2的和 L L1 L2理論上是這樣的 我們作業(yè)提防沖距時一般按泵掛深度與上提防沖距關(guān)系進行 見前頁 5 支撐卡瓦坐好 防止全井油管脫落支撐卡瓦是接在螺桿泵定子下部 做管柱的支點以防止管柱直滑 坐卡時 按所需坐卡高度上提管柱后下放管柱 一般來說 1000米油管坐卡時 上提850mm 記住 要緩慢進行 坐封時 油管掛露出套管法蘭盤3 25mm 然后用鋼絲繩待工具壓下油管掛 上緊頂絲 如中途坐卡 應(yīng)緩慢上提油管 上提高度大于50mm 然后緩慢下放即可解卡 坐封要恰到好處 不可硬壓下油管 以免造成返工 另外 套管要刮蠟 計算要準(zhǔn)確 不要坐到套管節(jié)箍上 型號要符合 我在前面都說過了 6 實行標(biāo)準(zhǔn)化施工 工具齊全 否則禁止施工 六結(jié)論分析了螺桿泵井作業(yè)返工率的因素即有如粘度 流入量 泵排量 氣休影響等客觀因素 也有洗井 清砂 桿管刺洗 丈量 支撐卡瓦坐封好 壞等人為方面的因素 其中 員工標(biāo)準(zhǔn)化施工 作業(yè)素質(zhì)的高低也起著十分重要的作用 通過崗位練兵 短期培訓(xùn)和學(xué)歷教育 一提高員工業(yè)務(wù)水平 嚴(yán)格管理 積累經(jīng)驗 不斷創(chuàng)新是降低螺桿泵井作業(yè)返工率的重要途徑 參考文獻1 螺桿泵采油原理與應(yīng)用 大慶騰高采油技術(shù)開發(fā)有限公司 1995年5月5日2 螺桿泵采油井作業(yè)施工設(shè)計手冊 大慶油田有限責(zé)任公司采油一廠作業(yè)大隊2000年6月6日 再見 謝謝