螺杆泵井工况诊断及现场应用
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工艺的 应 用效果 。 因此 ， 我们 对 螺杆 泵 井 工况诊 断 方法进行 了探 讨分 析 ， 并应 用 到现场 井 实际验证 ， 保 证
了油 井正 常生 产 ， 为螺 杆 泵采 油 系统 工作 参数 合理 调整提 供 了科 学依据 。
关 键词 ： 螺杆泵； 工 况诊 断 ； 现场 应 用 中图分 类号 ： Ｔ Ｅ３ ５ ８ 文献 标识 码 ： Ａ
２ ０ １ ３ 年第 １ ４ 期
内 蒙古 石 油化 工
１ ９
螺杆 泵 井工况诊 断及现场 应 用
李 月云
（ 大 庆 油 田力 神 泵 业 有 限 公 司 ， 黑龙 江 大 庆 １ ６ ３ ３ １ １ ）
摘 要： 螺杆 泵采 油 系统 由于 其 结构 简单 、 节能 高效 、 调 参 容 易、 操 作 安 全 可 靠 等优 点 而被 广 泛应 用 。但 是 测试 诊 断技 术 的相 对 滞后 ， 造 成螺 杆 泵井 的工况 不 能及 时诊 断和发 现 ， 严重影 响 了螺杆 泵举 升
２ ０
内蒙 古 石 油 化 工
２ ． ５ 现场 测试 分析 情 况
２ ０ １ ３ 年第 １ ４ 期
或 抽 油杆发 生断 脱现 象 、 定 子橡 胶 出现溶 胀 、 工作参 数 偏 高或 偏 低 问题 以 及井 下 泵 定 子 遭 到磨 损 漏失 等 叫。
原 因， 会 造成 油井 泵效 不 断 的 降低 最终 出现无 法 出 液的 问题 。可将 螺杆 泵井 工况 故 障划分 为下述几 种
在 确 定 了合 理 工 作 压 差 区间 之 后 ， 需 要 在 此基
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ 一Ｏ ４ —１ ２
类型 ， 分 别 是正 常 生 产 工况 、 油 管 漏失 或 结腊 、 油 管
文章 编号 ： １ ０ ０ ６ ￣７ ９ ８ １ （ ２ Ｏ １ ３ ） １ ４ 一ｏ ０ １ ９ —０ ２
螺杆 泵 采油技 术 主要 是 通过 螺 杆泵 地 面驱 动装 置 的 电机 通 电后旋 转 ， 经 过 二级 减 速后 ， 使得 方 卡子
础 上 将 泵进 出 口的实 际 压 差调 整 到最 大 值 ， 也就 是 要 把 动液 面 降低 到泵 口位 置 处 ， 以此来 得 到 与之 相 对 应 的 扭矩 极 限最 大 值 ； 然 后将 定 子 和转 子 之 间产
较小 。 不过 ， 由于螺 杆泵 井 测试 无 法有 效 的形 成较 为 完 整 的变化 曲线 ， 给 螺 杆 泵 井 的 工 况诊 断带 来 较 大
困难 。 １ 实例分 析
生 的摩 擦扭 矩作 为与 之 相 对 应 的扭矩 极 限最 小值 ， 如下 图 １ 所 示 。当油 井保 持在 正常 工作 状态时 ， 那 么 此时 螺杆 泵井 的光 杆扭 矩 以及轴 向力就 能够保 持稳
撅敲 嫩太
：
伶避 ｌ Ｉ ： 硅
１ ４ ０ ０ ｍ， 转 动 速 度 能够 保 持 在 ７ ５ ． ３ ｒ ｐ ｍ， 另 外动 液 面 大 约 为４ ５ １ ｍ。 每 日的产液 量 大 约为 ４ ８ ｔ ， 产油 量 能够
达到 ３ ． ８ ｔ ， 其 中油 压 和 套 压 分 别 为 ０ ． ３ ２ ＭＰ ａ和 ０ ．
行统计 ， 在容积效率为６ ５ 的情况下 ， 将螺杆泵的合 理工作压差区间确定为最大扬程 的６ ５ 相对应的压 力 点Ｐ ０ ． ６ ５和最 大扬 程 的 ３ ０ 相对 应 的压 力点Ｐ ０ ． ３ 之间 ， 并 通过 采 用 计 算模 型对 扭 矩 和 轴 向力 进 行计 算， 也 就是 该 螺 杆 井在 正 常工 作 状 态 下 所 对 应 的上
同的 区 间当 中 ， 由此 我 们就 可 以对螺 杆 泵井 的工况
进行 有效 的判 断 。
本文 主要 以泵 型 ＧＬ Ｂ １ ９ ０ －３ ６作 为 分析 案例 ，
应用 螺 杆泵 测 试 仪 对 该 井 进 行 了测 试 ， 通 过螺 杆 泵 井 工 况 诊 断软 件 做 了相 应 的 诊 断 和分 析 ， 得 到下 述 基础 数据 ： 油 层 的 中深 达 到 了 １ ４ ５ ０ ｍ， 泵 深 大 约 为
限 和下 限［ １ ］ ， 如图 １ 所示 。 ２ ． ２ 确定 光杆扭 矩 相 对应 的极 限 区问
２ ． ３ 对螺 杆 泵井 的工 况进行 分析
鉴 于地 面驱 动螺 杆采 油技 术应 用在不 同 的环境 当中， 随着 螺杆 泵工 作 时间 的不断 延长 ， 在地层供 液 能力 不 断改 变 的情 况 下 ， 定 转 子 的实 际加 工 质量会 受 到 一 定程 度 的影 响 ， 再 加 上 生产 制度 的不完 善等
台理 Ｆ Байду номын сангаас
、 、 ．． 一
２ ０ ＭＰ ａ ， 含 水 率达 到 了 ９ ０ ． ５ 。
２ 诊 断工况 的具 体 方法
极限 精小
２ ． １ 确定 光杆扭 矩 以及 轴 向力等 参数 的合 理 区间 按 照室 内检 测 的原 则 和现 场 的实 际应用 情 况进
图 １ 光杆扭矩和轴 向力参数 的具体判断方法
定状 态 ｚ － ， 在 图 中呈 现 平稳 的直 线 ； 在 井下 泵允许 工 作压 差 区 间 的影 响下 ， 其变 动 的 幅值 也会 保 持在 一
个 合 理 的范 围中 。 一 旦举 升 系统 发生异 常现象 ， 那么 光杆 扭矩 和轴 向力 各 自对 应的 曲线就会 分别 落在不
带 动光 杆旋 转 ， 光 杆 通 过 抽 油 杆 柱 将 动 力 传 递 给井 下 螺杆 泵 ， 经 由螺 杆 泵 转 子 和定 子 之 间 的 密 闭 空腔 沿 着轴 线 的 部位 将 原 油 吸 入 并 运 移 到油 管 中 ， 将 机 械 能转 变为 液体 能 ， 从 而实 现油 液 的有 效举 升 。 该工 作 原 理 使 得 地 面驱 动 螺 杆 泵 采 油 生 产 过 程 更 加 平 稳， 光 杆 扭矩 以及 轴 向力 等 参数 发 生 的变 化 也 相对
了油 井正 常生 产 ， 为螺 杆 泵采 油 系统 工作 参数 合理 调整提 供 了科 学依据 。
关 键词 ： 螺杆泵； 工 况诊 断 ； 现场 应 用 中图分 类号 ： Ｔ Ｅ３ ５ ８ 文献 标识 码 ： Ａ
２ ０ １ ３ 年第 １ ４ 期
内 蒙古 石 油化 工
１ ９
螺杆 泵 井工况诊 断及现场 应 用
李 月云
（ 大 庆 油 田力 神 泵 业 有 限 公 司 ， 黑龙 江 大 庆 １ ６ ３ ３ １ １ ）
摘 要： 螺杆 泵采 油 系统 由于 其 结构 简单 、 节能 高效 、 调 参 容 易、 操 作 安 全 可 靠 等优 点 而被 广 泛应 用 。但 是 测试 诊 断技 术 的相 对 滞后 ， 造 成螺 杆 泵井 的工况 不 能及 时诊 断和发 现 ， 严重影 响 了螺杆 泵举 升
２ ０
内蒙 古 石 油 化 工
２ ． ５ 现场 测试 分析 情 况
２ ０ １ ３ 年第 １ ４ 期
或 抽 油杆发 生断 脱现 象 、 定 子橡 胶 出现溶 胀 、 工作参 数 偏 高或 偏 低 问题 以 及井 下 泵 定 子 遭 到磨 损 漏失 等 叫。
原 因， 会 造成 油井 泵效 不 断 的 降低 最终 出现无 法 出 液的 问题 。可将 螺杆 泵井 工况 故 障划分 为下述几 种
在 确 定 了合 理 工 作 压 差 区间 之 后 ， 需 要 在 此基
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ 一Ｏ ４ —１ ２
类型 ， 分 别 是正 常 生 产 工况 、 油 管 漏失 或 结腊 、 油 管
文章 编号 ： １ ０ ０ ６ ￣７ ９ ８ １ （ ２ Ｏ １ ３ ） １ ４ 一ｏ ０ １ ９ —０ ２
螺杆 泵 采油技 术 主要 是 通过 螺 杆泵 地 面驱 动装 置 的 电机 通 电后旋 转 ， 经 过 二级 减 速后 ， 使得 方 卡子
础 上 将 泵进 出 口的实 际 压 差调 整 到最 大 值 ， 也就 是 要 把 动液 面 降低 到泵 口位 置 处 ， 以此来 得 到 与之 相 对 应 的 扭矩 极 限最 大 值 ； 然 后将 定 子 和转 子 之 间产
较小 。 不过 ， 由于螺 杆泵 井 测试 无 法有 效 的形 成较 为 完 整 的变化 曲线 ， 给 螺 杆 泵 井 的 工 况诊 断带 来 较 大
困难 。 １ 实例分 析
生 的摩 擦扭 矩作 为与 之 相 对 应 的扭矩 极 限最 小值 ， 如下 图 １ 所 示 。当油 井保 持在 正常 工作 状态时 ， 那 么 此时 螺杆 泵井 的光 杆扭 矩 以及轴 向力就 能够保 持稳
撅敲 嫩太
：
伶避 ｌ Ｉ ： 硅
１ ４ ０ ０ ｍ， 转 动 速 度 能够 保 持 在 ７ ５ ． ３ ｒ ｐ ｍ， 另 外动 液 面 大 约 为４ ５ １ ｍ。 每 日的产液 量 大 约为 ４ ８ ｔ ， 产油 量 能够
达到 ３ ． ８ ｔ ， 其 中油 压 和 套 压 分 别 为 ０ ． ３ ２ ＭＰ ａ和 ０ ．
行统计 ， 在容积效率为６ ５ 的情况下 ， 将螺杆泵的合 理工作压差区间确定为最大扬程 的６ ５ 相对应的压 力 点Ｐ ０ ． ６ ５和最 大扬 程 的 ３ ０ 相对 应 的压 力点Ｐ ０ ． ３ 之间 ， 并 通过 采 用 计 算模 型对 扭 矩 和 轴 向力 进 行计 算， 也 就是 该 螺 杆 井在 正 常工 作 状 态 下 所 对 应 的上
同的 区 间当 中 ， 由此 我 们就 可 以对螺 杆 泵井 的工况
进行 有效 的判 断 。
本文 主要 以泵 型 ＧＬ Ｂ １ ９ ０ －３ ６作 为 分析 案例 ，
应用 螺 杆泵 测 试 仪 对 该 井 进 行 了测 试 ， 通 过螺 杆 泵 井 工 况 诊 断软 件 做 了相 应 的 诊 断 和分 析 ， 得 到下 述 基础 数据 ： 油 层 的 中深 达 到 了 １ ４ ５ ０ ｍ， 泵 深 大 约 为
限 和下 限［ １ ］ ， 如图 １ 所示 。 ２ ． ２ 确定 光杆扭 矩 相 对应 的极 限 区问
２ ． ３ 对螺 杆 泵井 的工 况进行 分析
鉴 于地 面驱 动螺 杆采 油技 术应 用在不 同 的环境 当中， 随着 螺杆 泵工 作 时间 的不断 延长 ， 在地层供 液 能力 不 断改 变 的情 况 下 ， 定 转 子 的实 际加 工 质量会 受 到 一 定程 度 的影 响 ， 再 加 上 生产 制度 的不完 善等
台理 Ｆ Байду номын сангаас
、 、 ．． 一
２ ０ ＭＰ ａ ， 含 水 率达 到 了 ９ ０ ． ５ 。
２ 诊 断工况 的具 体 方法
极限 精小
２ ． １ 确定 光杆扭 矩 以及 轴 向力等 参数 的合 理 区间 按 照室 内检 测 的原 则 和现 场 的实 际应用 情 况进
图 １ 光杆扭矩和轴 向力参数 的具体判断方法
定状 态 ｚ － ， 在 图 中呈 现 平稳 的直 线 ； 在 井下 泵允许 工 作压 差 区 间 的影 响下 ， 其变 动 的 幅值 也会 保 持在 一
个 合 理 的范 围中 。 一 旦举 升 系统 发生异 常现象 ， 那么 光杆 扭矩 和轴 向力 各 自对 应的 曲线就会 分别 落在不
带 动光 杆旋 转 ， 光 杆 通 过 抽 油 杆 柱 将 动 力 传 递 给井 下 螺杆 泵 ， 经 由螺 杆 泵 转 子 和定 子 之 间 的 密 闭 空腔 沿 着轴 线 的 部位 将 原 油 吸 入 并 运 移 到油 管 中 ， 将 机 械 能转 变为 液体 能 ， 从 而实 现油 液 的有 效举 升 。 该工 作 原 理 使 得 地 面驱 动 螺 杆 泵 采 油 生 产 过 程 更 加 平 稳， 光 杆 扭矩 以及 轴 向力 等 参数 发 生 的变 化 也 相对