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螺杆泵采油技术存在的问题及改进措施

发布日期:2018-06-04 点击: 次
螺杆泵采油技术在运行中存在杆管磨损和磨损井方面的问题,需要制定有效的应对措施解决问题,螺杆泵采油技术虽然具有很多优点,但同时也存在缺点,例如,定子橡胶不耐高温,不能在蒸汽井中使用。针对螺杆泵存在的问题,必须优化下泵参数并采取相应的配套技术,即管杆柱扶正技术、故障诊断技术、以及清防蜡解堵工艺技术,以改进螺杆泵采油技术,增强螺杆泵的采油成功率,促进我国社会经济的发展。
螺杆泵是依靠泵体与螺杆所形成的啮合空间容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵,按驱动形式可分为地面驱动和井下驱动,按螺杆数目可分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵以及五螺杆泵。作为一种新型的输送液体的机械,对于石油的开采有重要意义。但是,螺杆泵采油系统在实际运行中也存在诸多问题,例如杆管磨损、磨损井问题等,所以必须加强对其技术的改进,提高采用效率,带来经济效益。
磨损一般分为磨粒磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损、粘着磨损以及摩擦磨损等,磨损程度主要取决于设备材料的耐磨性能、法向压力以及滑动速度等,一般磨粒磨损和摩擦磨损较为严重。下面主要对杆管磨损和磨损井方面的问题及原因进行分析。
一、杆管磨损方面的问题及原因
杆管是螺杆泵运行过程中容易出现磨损的部位,究其原因主要有以下两点:一是油管弯曲导致杆管磨损,在钻井中,如果井身的弯曲曲率半径较小,会造成井筒弯曲,因其形似“狗腿”,所以称之为“狗腿”弯曲,进而导致油管弯曲;此外,螺杆泵井如果采用的支撑卡瓦,也会导致油管弯曲。二是由于离心惯性力作用引起的杆管磨损,在旋转过程中,杆柱的弯曲挠度如果达到其和油管的径向间隙时,会产生摩擦磨损;转速和扶正器间距对弯矩会产生影响,转速与扶正器间距与弯矩成正比,即当转速较高且扶正器安装较少时,弯矩会增加,杆管的磨损几率也会随着弯矩的增加而增加。
二、磨损井方面的问题及原因
1、磨损部位:通常情况下,螺杆泵井的磨损部位在中下部,其磨损率在80%以上,磨损部位越向下,磨损程度越严重;2、转速角度:当转速速率过高时,可能会加强螺杆泵井的磨损程度。3、磨损角度:由于抽油杆位于油管壁上,所以油管壁有一侧会存在磨损情况,此外,井杆在转动时会与管壁产生摩擦,管壁内部也会受到磨损,其杆箍位置会出现严重的磨损。
螺杆泵采油技术应用的改进措施:
一、优化下泵参数,保证螺杆泵正常运行
螺杆泵的结构参数和工作参数的优化能有降低螺杆泵的磨损,延长其使用寿命。只有科学有效地制定下泵参数,让螺杆泵运行过程中有处于中低转动速度状态,才能对杆、管磨损现象加以防范和控制,降低杆的断脱率,降低弯矩、扭矩、共振。制定下泵参数时,必须充分考虑油井的产能和供排要求,选择匹配的泵型时,必须注重低转动速度。
二、利用螺杆泵电加热系统防脱断技术加以改进
具体措施如下:
1、安装阻尼式液压驱动装置,加强杆柱的防脱断能力;
2、采用质量较好的电加热抽油杆,增强其密封性,例如,有锥形丝扣螺纹装置的抽油杆,耐高温性强,能够适应150℃的高温;
3、利用摩擦焊和炖杵的方式构建电加热抽油杆,经过处理后,会增强抽油壁和接头外径的厚度,一般抽油壁的厚度会增加5mm到6mm,接头外径则达到50mm以上。此外,在螺杆泵井口或井下安装单流阀也可以达到杆柱防脱的目的。
三、加强其他配套技术的改进
螺杆泵采油技术的相应配套技术包括管杆柱扶正技术、故障诊断技术、以及清防蜡解堵工艺技术等。具体技术分析如下:
1、管柱、杆柱扶正技术。螺杆泵采油系统运行时,由于离心力的作用,定子会产生振动,进而影响运行效率,所以必须安装扶正器,扶正器一般安装在定子的上接头处,如果管柱采用的是反扣油管,那么定子的上下接头都要安装扶正器,以减小定子的振动频率。此外,抽油杆的转动会引起杆柱与管柱之间的摩擦,增加磨损程度,所以,必须在广安镀金和杆柱的下端安装扶正器。
2、故障诊断技术。在螺杆泵采油系统运行时,常见的故障有抽油杆断脱、油管脱落。驱动装置故障以及蜡堵等情况。当抽油杆和油管断脱时,要下放杆柱进行对扣;当螺杆泵井因蜡堵不能运转是,应该是庄子脱离定子,进行彻底洗井工作;当齿轮、油封和轴承等驱动装置出现故障时,应当及时进行维修,更换主要零部件。
3、清防蜡解堵工艺技术。主要是通过在定子上部安装洗井阀对管柱进行清洗,在油套环空注入热水,在热力作用下打开洗井阀,让热水流入管柱内,实现清蜡。此外,可以在空心杆内添加化学清防蜡药剂进行清洗,注意不能让化学添加剂与定子橡胶有接触。
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