采油螺杆泵故障原因分析及对策

采油螺杆泵故障原因分析及对策

舒波，何杰春，耿华军

长庆油田分公司第三采油厂,陕西延安

摘要：采油螺杆泵适用于高粘度和大气油比的原油开采，在油田中的应用数量逐年增多。然而，采油螺杆泵在数千米深的油井中工作，其运转性能和故障类型难以及时、准确地确定，影响油井产液量的稳定性。为了保障采油螺杆泵安全高效生产，本文开展了采油螺杆泵故障原因分析，并提出相应的解决措施。

关键词：螺杆泵；故障；原因分析；对策；

前言

采油螺杆泵作为一种高效的采油装置，已经在各大油田得到了广泛的应用。采油螺杆泵是一种容积型螺杆泵。通过井口动力装置旋转抽油杆，从而带动抽油杆做旋转运动，旋转抽油杆再带动螺杆泵转子转动，螺杆泵转子和定子相互配合，完成了螺杆泵采油过程。螺杆泵采油装置占地面积小，设备结构简单、设备投入资金小、运行效率高，因此越来越得到广泛的关注。螺杆泵的现场应用已经表明，利用螺杆泵采油装置要比游梁式抽油机具有更高的效率，而且经济性也较高。螺杆泵采油装置一次性投入的资金较少，而且工作过程中消耗的电量也相对较少。虽然螺杆泵采油技术具有许多优点，但是螺杆泵动态监控和故障检测方面还需要进一步的提高。在生产过程中经常会出现各种各样的生产故障。因此需要开展采油螺杆泵工况故障诊断分析研究。

1采油螺杆泵组成及工作原理

1.1采油螺杆泵组成

（1）泵体：采油螺杆泵的泵体通常由进、出口法兰、泵壳和轴承座组成，用于固定和支撑转子和定子。

（2）转子：转子是采油螺杆泵的核心部分，通常由一个或多个双头螺杆组成。转子与泵壳内表面之间的间隙非常小，以确保液体从吸入端流向排出端。

（3）定子：定子是与转子配合使用的零件，其内部的螺纹形状与转子相匹配。定子的作用是与转子一起形成密封腔，控制油液的流动方向和压力。

（4）传动装置：传动装置包括电机、减速器和联轴器等。电机提供动力，减速器降低电机的转速并增加扭矩，联轴器用于连接电机和泵的轴。

1.2采油螺杆泵工作原理

（1）吸入过程：当转子转动时，定子内部的螺纹将液体吸入泵体。油液从进口处进入泵腔，由于转子和定子之间的螺旋形状，油液逐渐被挤压和推进到较小的泵腔中。

（2）排出过程：随着转子的旋转，油液被推进到泵腔的出口端，由于泵腔的容积减小，油液被强力排出泵体。

（3）密封性：转子和定子之间的螺纹形状形成了密封腔，当转子转动时，每个密封腔随着转子的旋转不断扩大和缩小。这种结构保证了液体流动的连续性，防止泄漏。

（4）控制油液流动：通过增加或减小转子和定子之间的螺纹间隙，可以调节液体流动的量和压力。这样可以根据实际需求来控制油液的输送和排出。

1.3螺杆泵优点

（1）能够输送高黏度介质：螺杆泵的密封腔可以容纳较大的介质颗粒和固体颗粒，适用于输送高黏度介质，如原油等。

（2）较高的效率：螺杆泵的结构紧凑，输送效率高，能够在较低的转速下获得较大的流量。

（3）稳定的输送：螺杆泵的输出流量和压力相对稳定，不易受到介质性质和工况变化的影响。

（4）适应性强：螺杆泵可以输送不同性质的介质，如液体、气体、混合物等。

2采油螺杆泵运行常见故障

当采油螺杆泵在井下复杂的环境中工作时，其运转性能受到多方面因素的综合影响。若井下机组发生故障，往往不能及时、准确的发现并排除故障，必然影响到采油螺杆泵安全、稳定的生产状态。目前，为了满足数字化油田建设，己经有多种故障诊断方法提出。但这些方法缺乏对比，无法确定哪出一种诊断方法在诊断速度和诊断正确率两方面更有优势。

2.1泵漏失

受井下高温高压环境的影响，螺杆泵定子橡胶容易发生老化，并且采出液中的固体颗粒会磨损定子的橡胶衬套。经过一段时间后，螺杆泵腔室的密封性能降低、承压能力降低，相邻两个腔室之间连通，泵的单级增压能力下降。或者螺杆泵进出口的压差大于腔室的最大密封压力，产生“击穿’现象。

2.2泵卡阻

泵卡阻是指转子的旋转阻力过大导致转子不能运动的工况，螺杆泵出厂时过盈量偏大、定子溶胀、脱胶等都会产生泵卡阻故障。定转子之间的阻抗扭矩过大，转子无法克服过大的阻力，如静吸附力和摩擦力等阻力。含砂井在停井后，油管中的沙粒由于重力的作用在底部沉降堆积，导致螺杆泵难以启动。

2.3蜡堵或输油管线堵

螺杆泵适用于稠油和含蜡井的开采，但对于含蜡量高、结蜡严重的油井，如果没有彻底清除油管和抽油杆上的结蜡或者防蜡试剂效果不佳，就会容易发生蜡堵。结蜡发生于油管的内壁和抽油杆表面，当结蜡导致油管内油液的流通面积减小。

3采油螺杆泵故障诊断方法分析

随着油井监控系统的不断完善，螺杆泵采油系统的故障诊断，常用的方法有:电流法、憋压法、产液量法、扭矩法、综合诊断法。

（1）电流诊断法

电流诊断法是通过驱动电机的电流值来诊断螺杆泵是否发生故障，该诊断方法操作便捷。电流能够反映转子所受载荷的变化情况，由于电流受系统各部分的综合影响，所以该方法无法直接的判别出所发生的故障类型。采油螺杆泵驱动电机的电流值是螺杆泵的运行参数之一并且方便获取，可以用作故障诊断的特征参数。

（2）憋压法

憋压法是使井口憋压到较高的压力，对比压力的变化情况，进而判断故障类型的诊断方法，这种方法必须在特定条件下才能使用。例如，当底层供液不足时，就不能使用憋压法。憋压法使油井内部保持高压，在一定程度上影响采油螺杆泵的运转性能和工作时间。并且，该方法依赖于人工操作，无法满足故障诊断的时效性要求。

（3）产液量法

产液量法是根据液量的变化来判断故障的类型，数据容易获取并且数据可靠。但是产液量法不能直观反映故障的类型，无法满足故障诊断准确性的要求。因此，产液量法进行故障诊断过程中，往往与其它方法共同使用或与电流、电压、温度等参数结合来综合诊断。

（4）扭矩法

扭矩法是根据光杆扭矩的变化来判断故障的类型，可以直观的反映采油螺杆泵的运转性能。潜油螺杆泵的工作扭矩通过三相电流和电压值间接计算获得，无法直接测量，计算结果与实际扭矩存在一定误差。

（5）综合诊断法

综合诊断法是故障发生后，首先通过电流法判断抽油杆是否发生断脱，然后根据产液量法评估油井供液能力，再通过产液量法和憋压法判断油管是否漏失，最后根据实际检泵结果验证诊断结果的正确性。综合诊断法依赖于人工且诊断过程繁琐，因此该方法不满足故障诊断的便捷、高效的要求。

4采油螺杆泵故障解决对策

（1）要做好设备的日常维护保养工作。定期检查螺杆泵的润滑油、密封件、轴承等部件的磨损情况，及时更换和维修。同时，要定期清洗设备内部，防止沉积物和杂质对设备造成损害。定期维护保养可以延长螺杆泵的使用寿命，减少故障的发生。

（2）要加强人员培训和管理。操作螺杆泵的人员需要经过专业培训，掌握设备的使用方法和维修技巧。同时，要建立健全的管理制度，加强对设备的监控和维护，及时发现并解决潜在的问题。

（3）要加强对设备运行状态的监测。可以借助现代化的监测设备，对螺杆泵的运行参数进行实时监测，如温度、压力、流量等。当出现异常情况时，及时采取措施进行修复，避免故障进一步扩大。

（4），要及时处理常见故障。采油螺杆泵常见的故障有泄漏、压力不稳定、噪音过大等。对于泄漏问题，可以检查密封件是否磨损或松动，及时更换或紧固。对于压力不稳定问题，可以检查进出口阀门是否正常，调整阀门开度。对于噪音过大问题，可以检查轴承是否磨损，及时更换。针对不同的故障，可以采取相应的解决办法进行处理。

（5）要定期对采油螺杆泵进行检修和大修。根据设备的使用寿命和维护情况，制定相应的检修和大修计划。在检修和大修过程中，对设备的各个部件进行全面检查和更换，以确保设备的正常运行。

5结束语

采油螺杆泵是石油行业中常用的一种设备，但在使用过程中难免会出现一些故障。采油螺杆泵的故障解决对策需要从设备的维护保养、人员培训和管理、运行状态监测、常见故障处理以及定期检修等方面入手。只有做好这些工作，才能确保采油螺杆泵的正常运行，提高生产效率，保证石油行业的稳定发展。

参考文献

[1]罗成.采油螺杆泵故障原因分析及对策[J].化工管理,2015(11):25.