朱磊 李江玲 王均 馬曉勇 李旭

摘要：隨著我國油田開采技術(shù)的不斷發(fā)展，直井地面驅(qū)動螺桿泵在油田中的應(yīng)用得到了廣泛推廣，但是螺桿泵的故障也越來越多，導(dǎo)致螺桿泵故障的因素比較復(fù)雜，其中最重要的因素是螺桿泵采油技術(shù)理論不完善，通過對當(dāng)前螺桿泵井的工況分析和故障診斷等方法，對直井地面驅(qū)動螺桿泵采油桿管偏磨機理進(jìn)行分析，建立螺桿泵系統(tǒng)診斷模型，通過診斷模型能夠有效判斷出螺桿泵井的實際工況，從而有效增加油井的開采效率。

關(guān)鍵詞：直井地面驅(qū)動螺桿泵;采油桿;偏磨機理

螺桿泵采油技術(shù)主要是利用螺桿泵地面驅(qū)動裝置的電機進(jìn)行通電以后發(fā)生旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過二級減速以后，帶動光桿感旋轉(zhuǎn)，光桿通過抽油桿柱將動力傳遞給井下螺桿泵，從而有效實現(xiàn)油液舉升。隨著螺桿泵采油技術(shù)的不斷和發(fā)展，螺桿泵采油技術(shù)取得了較大的進(jìn)步，特別是針對稠油井的開采工藝上比其他開采方式具有優(yōu)越性，但是隨著螺桿泵采油技術(shù)應(yīng)用規(guī)模的不斷擴大，相關(guān)的診斷技術(shù)相對落后，造成采油桿管出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致部分螺桿繃緊帶病運行，從而影響了螺桿泵井的應(yīng)用效果。

1地面驅(qū)動螺桿泵的結(jié)構(gòu)及工作原理

螺桿泵驅(qū)動方式的不同主要分為井下驅(qū)動和地面驅(qū)動兩種類型。目前我國油田采油主要使用地面驅(qū)動螺桿泵。地面驅(qū)動螺桿泵主要有電控系統(tǒng)、地面驅(qū)動系統(tǒng)、井下螺桿泵以及配套工具等部分組成。井下螺桿泵的主要組成部分為轉(zhuǎn)子和定子，定子是一種合成橡膠打磨而成，具有耐有抗腐蝕的作用，轉(zhuǎn)子主要是通過精加工的一種高強度螺桿。螺桿泵的工作原理是利用空腔排油，轉(zhuǎn)子和定子之間會形成一個密閉的腔室，并且所形成的腔室之間不聯(lián)通。隨著轉(zhuǎn)子的不斷移動，空腔內(nèi)的原油會從吸入端移動到排出端，并且不斷進(jìn)行循環(huán)工作，才能夠確保原有實現(xiàn)不斷運動，將原油帶入到井口位置。

2直井地面螺桿泵采油桿管磨損原因分析

地面驅(qū)動螺桿泵在工作過程中是依靠電機帶動驅(qū)動頭進(jìn)行高速運轉(zhuǎn)，從而帶動井下螺桿泵一起轉(zhuǎn)動。地面驅(qū)動螺桿泵的運動形式與抽油機井的往復(fù)式運動形式有所不同，因此在分析地面螺桿泵采油桿管偏磨原因主要包含以下兩個方面：

2.1機械磨損

結(jié)合實際情況對螺桿泵進(jìn)行調(diào)查分析，機械磨損是螺桿泵采油桿管發(fā)生偏磨的主要原因之一。當(dāng)偏磨嚴(yán)重時可能會發(fā)生桿管斷裂，因此需要了解機械磨損所產(chǎn)生的原因，有效防止螺桿泵桿管出現(xiàn)偏磨。

（1）井身結(jié)構(gòu)引起的偏磨

由于在鉆井過程中，井身結(jié)構(gòu)不一定能夠保證垂直，因此就會發(fā)生井筒偏移的情況，螺桿泵的抽油桿在重力作用下會形成垂直狀態(tài)，螺桿泵在運行過程中可能會發(fā)生采油桿管的偏磨，造成偏磨的主要因素是桿管發(fā)生變形，套管損壞和井斜角。

（2）封隔器、油管錨坐封造成油管彎曲，發(fā)生桿管偏磨

封隔器是進(jìn)行多層位采油的常用工具，為了能夠確保分隔器的正常使用，需要保證坐封力。 如果坐封力過大會造成封隔器上端對油管的下端產(chǎn)生壓力，如果壓力過大，會造成抽油桿發(fā)生彎曲，最終導(dǎo)致油管和抽油桿發(fā)生摩擦，使抽油桿發(fā)生偏磨。隨著坐封力的增加油管的彎曲程度也會增加，導(dǎo)致采油桿管的偏磨程度加重。油管錨的主要作用可以保持油管急性錨定，可以有效避免抽油桿與油管發(fā)生碰撞。但是油管錨在工作過程中也需要一定的坐封力，同樣也會加重抽油管桿發(fā)生彎曲，最終導(dǎo)致采油桿發(fā)生偏磨。

（3）質(zhì)量偏心

采油桿在高速運轉(zhuǎn)過程中，抽油管大多數(shù)是采用均勻質(zhì)量的細(xì)長桿柱，在旋轉(zhuǎn)過程中會發(fā)生慣性力和質(zhì)量偏心的作用，因此導(dǎo)致桿管不能保持垂直狀態(tài)，會發(fā)生偏移。一旦發(fā)生側(cè)向偏移就會發(fā)生離心力，離心力的出現(xiàn)會加劇抽油管桿發(fā)生偏磨。

（4）含水率高

抽油桿與油管之間由于原油含水率的下降會形成一種良好的潤滑效果，但是當(dāng)原油中的含水率較高時，就會造成抽油桿與油管之間的摩擦力逐漸增大，抽油桿與油管之間的摩擦阻力也會增加，導(dǎo)致抽油桿出現(xiàn)偏磨。

2.2腐蝕磨損

（1）腐蝕磨損的內(nèi)容

物體在摩擦過程中會產(chǎn)生腐蝕磨損失效，桿管與周圍介質(zhì)會形成一定的電化學(xué)作用，這種化學(xué)作用會造成材料之間的相互磨損，因此，腐蝕磨損主要是由機械磨損和化學(xué)磨損所造成的，抽油桿與油管表面的腐蝕產(chǎn)物是因為機械磨損去除，將金屬暴露在外界，導(dǎo)致磨損的腐蝕程度不斷增加。

（2）腐蝕磨損的原因

地面驅(qū)動螺桿泵采油桿管發(fā)生偏磨的另外一個原因是腐蝕磨損，腐蝕磨損在油田的中后期開放中更能體現(xiàn)出來。目前我國很多油田都已經(jīng)進(jìn)入中后期開發(fā)，其中原油中的含水量會逐漸增大，目前含水量基本達(dá)到了90%以上，含水量的增加會導(dǎo)致原油介質(zhì)發(fā)生變化，通過對腐蝕磨損產(chǎn)生的主要因素進(jìn)行分析，主要包括以下兩點：

第一：綜合含水率的影響。由于原油中含水量的增加，油井產(chǎn)出液的化學(xué)性質(zhì)也會發(fā)生變化，當(dāng)原油中的含水比例達(dá)到一定程度以后，產(chǎn)出的原油變?yōu)樗偷男再|(zhì)，因此會對抽油桿和有感造成嚴(yán)重影響，摩擦中的潤滑劑從原油變?yōu)樗觿×私饘倥c金屬之間的摩擦，會對抽油桿造成磨損，在沒有潤滑油的效果下，抽油桿與油管內(nèi)壁會發(fā)生偏磨現(xiàn)象。

第二，腐蝕介質(zhì)的影響。隨著我國油田的長期開采，在含水量增加的同時也會增加其他化合物的含量，原油中氯化物，硫化氫等物質(zhì)的含量增高。當(dāng)原油中這些化合物含量的不斷升高，會對抽油桿與油管的金屬物質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，造成抽油桿和油管的腐蝕程度增加，從而會加劇抽油桿和油管的偏磨速度。

結(jié)束語

直井地面驅(qū)動螺桿泵采油桿管在偏心旋轉(zhuǎn)過程中會發(fā)生磨損，采油管桿的陀螺效應(yīng)可以有效反映出管桿出現(xiàn)磨損的原因，如果井眼傾斜或者桿管出現(xiàn)問題，會增加螺桿泵采油桿管與油管之間的接觸，造成管桿出現(xiàn)偏磨。因此在實際生產(chǎn)過程中，應(yīng)該對螺桿泵采油桿進(jìn)行動力學(xué)分析和靜力學(xué)分析，研究陀螺現(xiàn)象對采油桿所造成的規(guī)?，F(xiàn)象，找到相關(guān)原因并提出有效的解決方法，可以有效減緩采油桿偏磨問題。

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