摘要：本文着重介绍了螺杆泵油井生产系统的故障形式，在了解生产系统各子系统的工作规律前提下，对螺杆泵油井工况诊断方法作了研究。通过加强螺杆泵生产系统工况诊断，来提高螺杆泵油井科学管理水平。这些工况诊断方法可以使螺杆泵油井生产管理者全面监测螺杆泵生产井的井下工作状态，判断分析有无故障及故障原因，从而挖掘油井潜力，保证设备安全、可靠、有效地工作，延长检泵周期，最终达到科学化管理螺杆泵生产井的目的。
关键词：螺杆泵；油井；诊断；故障
螺杆泵采油系统由于其尺寸小，质量轻，维护、管理方便，地面设备简单、紧凑，调节排量容易，系统效率高等优点，受到人们日益重视，并在油田逐步得到推广使用。特别是在开采高粘油、高含砂量和高含气量的原油中，螺杆泵更具有独特的作用。但如何加强螺杆泵生产系统工况诊断是提高螺杆泵油井科学管理水平的关键。它可以使螺杆泵油井生产管理者全面监测螺杆泵生产井的井下工作状态，判断分析有无故障及故障原因，从而挖掘油井潜力，保证设备安全、可靠、有效地工作，延长检泵周期，最终达到科学化管理螺杆泵生产井的目的。有杆泵油井可以通过示功图来进行诊断，而螺杆泵油井由于没有示功图，其诊断方法和有杆泵油井有所不同。非有杆式油井的诊断方法一般有两种：
a）利用油井现场测试数据，对油井进行诊断。
b）利用振动信号和噪声，对其进行时域和频域分析诊断。
本文利用系统工作原理，分析组成螺杆泵油井生产系统的各子系统的工作状况及其对系统的影响。
1、螺杆泵油井生产系统主要故障形式
根据螺杆泵油井优化设计要求，在生产过程中它应在其推荐工作区工作，而且泵效较高。但由于种种原因，在实际生产过程，泵的工作情况可能会较差，导致整个系统效率降低并会缩短螺杆泵的工作寿命。引起螺杆泵故障的主要原因有：
a）选泵不当。
b）泵或油管液体流失。
c）气体影响。
d）供液不足，导致抽空。
e）原油粘度大，管线堵塞，砂卡或卡泵。
f）定子损坏或脱落。
g）抽油杆断裂或脱扣。
在现场日常管理当中，螺杆泵油井出现较多的故障是螺杆泵抽油杆脱扣，由于含砂量较大导致砂卡和螺杆泵抽空，以及效率低等问题。
2、螺杆泵油井生产系统
对螺杆泵油井进行诊断分析，必须充分掌握油井生产系统的工作规律。在分析生产系统各子系统的基础上，了解螺杆泵油井的工作状况。螺杆泵油井生产系统可以包括3个子系统，即油井流入系统、井筒流动系统和井下螺杆泵系统。各子系统都有自己的工作规律。
2.1、油井流入系统
从油井流入系统主要要了解的内容是油层的供液能力和油井潜力。系统规律可用油井流入动态曲线来表示。由于油井产液为油气水混合体，所以采用油气水综合流入动态曲线（IPR）。
2.2、井筒流动系统
对井筒流动系统主要要进行的是对油井井筒多相流体的压力和温度分布的分析计算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3、井下螺杆泵系统
从井下螺杆泵系统主要要了解的内容是螺杆泵的工作特性，利用螺杆泵参数来计算螺杆泵理论特性曲线或根据水特性数据拟合水特性曲线。
3、诊断方法
对螺杆泵油井生产系统工况诊断的目的是了解泵的工况、油井供液能力及其井下螺杆泵与油井生产能力的匹配状况，判断故障及其原因。了解泵的工况主要是利用生产数据计算井筒和泵的工作特性参数，如排量、扬程、效率及功率；并与泵水特性曲线或理论特性曲线作比较；了解泵的工作状况。根据油井产量及泵的工况点所在特性曲线图上的位置和泵的特性参数，判断泵与油层匹配状况及泵工况较差的原因。
3.1、螺杆泵工况诊断的参数计算
对螺杆泵工况诊断首先需要计算泵的压头和流量，然后绘制螺杆泵的理论特性曲线或水特性曲线。泵的压头为泵出口压头和泵进口压头之差值。泵的流量Q和出口压力po是以油井井口为节点，根据多相管流计算方法来计算泵挂处的压力，即泵出口压力。根据动液面计算螺杆泵入口压力pi。油井正常稳定生产时，由于重力分离作用，井口至油层中部的物性分布可以简化为3段，即气柱段、油柱段及液柱段。泵入口处压力是套压和气体压力以及油柱压力共同作用的结果。气柱压力主要考虑为静气柱压力，计算油柱压差需考虑套管产气和不产气的两种情况。套管不产气时认为油柱为静油柱，而套管产气时天然气将穿过油柱而流向井口，使油柱中混有气体。所以，此时的油柱压差是由油气混合物的作用而造成的。
3.2、螺杆泵工况诊断分析
按照螺杆泵油井正确选泵的要求，在生产过程中，泵应在其推荐区内工作，而且泵效较高。但由于种种原因，在实际生产过程中，工作情况较差，导致整个系统效率降低，将会缩短螺杆泵的工作寿命。
3.2.1、选泵不当
主要根据泵的工作点是否在泵的特性曲线的推荐工作区域来判断，根据理论效率曲线，依照效率值，考虑到螺杆泵的工作特点，并且考虑到这种判断有一定的模糊性，因此将螺杆泵工况范围划为3个区域，即最佳工作区域、一般工作区域和恶劣工作区域。
3.2.2、供液不足
由于螺杆泵的结构独特，工作时如果发生供液不足，将会导致转子和定子之间发生干磨，产生过热使橡胶定子烧毁。或者由于螺杆泵进口压力很低（低于汽蚀压力），发生汽蚀，流量效率下降，消耗功率增加。判断供液不足主要是根据螺杆泵进口压力和油井流量来考虑的。
3.2.3、抽油杆断脱
抽油杆断脱在螺杆泵油井发生率较高，抽油杆断脱占重复作业的50%。抽油杆断脱后，产量为0，由于电机负载几乎为0，所以其运行电流小于其正常运行时的电流。
3.2.4、卡泵或管线堵塞
油井由于含砂量较大，会导致卡泵或管线堵塞。发生这种情况后，泵的入口压力会升高，流量减小，运行电流值增大。这种情况极易导致螺杆泵抽油杆断脱。
3.2.5、泵或油管液体漏失
由于油管出现问题或泵的运行时间比较长，磨损严重，也会产生液体漏失。主要表现在流量小于理论流量，效率低，运行电流小于正常运行电流。
4、认识
通过研究螺杆泵的工况特性，找出螺杆泵采油井的高效工作区，使泵的工作点落在螺杆泵工作特性曲线的高效区，然后将油井的供液能力曲线与泵的工作特性曲线相对照，在螺杆泵试运行期间对生产参数进一步优化调整，使泵的工作点最大限度地趋近系统效率最高点。
参考文献：
[1]陈涛平主编.石油工程，北京：石油工业出版社，2000.2
论文作者:靳宇翔
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/16
标签：油井论文; 螺杆泵论文; 工作论文; 系统论文; 工况论文; 曲线论文; 特性论文; 《基层建设》2018年第16期论文;