螺杆泵电流曲线泵况诊断方法及应用

螺杆泵电流曲线泵况诊断方法及应用

摘要:总结了螺杆泵连续电流曲线诊断方法,对目前螺杆泵井管理和泵况诊断具有一定指导作用。结果表明,一个好的泵况分析方法的试验和应用,在它应用取得很好效果的同时,还必须有一整套行之有效的录取、分析、监督检查制度,即通过制定三级数据审查制度,可有效保证螺杆泵电流曲线诊断落实与应用,为日常管理和技术分析提供了一套科学的方法。

关键词:螺杆泵泵况诊断方法

螺杆泵在日常管理和泵况诊断方面缺少连续的机泵生产运行数据,仍存在泵况管理凭经验、泵况问题事后诊断等问题,给日常管理和分析增加了难度[1]。为此,探索一套适合螺杆泵泵况诊断配套方法,对螺杆泵井管理具有指导价值。

一、泵况监测设备

(1)普通控制箱。它只具备启停泵、电流显示和过载保护,而电流显示也只能读取粗略的数值,存在严重不稳定和误差;保护也只能设置粗放的数值,不能起到有效保护作用,更无连续电流运行记录功能,是随螺杆泵配套使用一种控制设备。

(2)变频控制箱。可以准确显示和读取运行电流,设置过欠载保护值。它的使用是在螺杆泵选泵偏大和偏小,造成供排关系不协调的情况下,使用变频控制箱,它可以通过变频率改变螺杆泵的转速,但也没有连续电流运行记录功能。

二、螺杆泵典型电流曲线类型

2.1正常运行曲线

(1)第一种曲线显示螺杆泵、地面驱动运行平稳。该曲线为正常泵况运行曲线,见图1。从电流、电压、功率因数、有功功率四条曲线看出,数据运行平稳且曲线平滑无特殊变化(在洗井

和洗井投产后有这种标准曲线)。

(2)第二种曲线显示螺杆泵、地面驱动磨损,井下杆管有偏磨和轻微结蜡。见图2。曲线运行数据表明,电流、电压数据平稳,但功率因数和有功功率出现明显波动,分析原因:一是螺杆泵、地面驱动长周期运行存在磨损;二是井下杆、管、扶正器存在偏磨和轻微结蜡。

2.2螺杆泵转子与驱动不同步运行曲线

该曲线为螺杆泵瞬时加密数据曲线。曲线分析该井为周期性负荷变化(转数为103转,曲线变化为6秒一个周期,一个周期10转),出液为间断性,判断为螺杆泵转子与驱动不同步。

2.3杆断、杆脱运行曲线

典型的杆断、杆脱运行曲线在尾段运行时出现电流降低,电流由18A降至13A,降幅22.2%,并伴随有欠载停机,功率因数和有功功率几乎接近零,通过现场停机操作无反转,诊断为杆断脱。

2.4电压波动运行曲线

网络电压波动运行曲线电压在365~405之间波动,电流、功率因数和有功功率也对应发生规律性变化,说明设备运行的变化为电压波动影响。

2.5杆管偏磨运行曲线

螺杆泵生产运行转数67转/分的管、杆偏磨曲线与功率因数和有功功率曲线变化频率的记录数据吻合,分析可能为井下管杆存在有规律的交变载荷,怀疑为井下杆管偏磨所致,厂家给出的特殊曲线为管、杆偏磨,该曲线有待于检泵时验证。

2.6驱动皮带松运行曲线

地面驱动皮带松运行曲线前半段曲线功率因数和有功功率发生大幅波动是驱动皮带松造成,由于该问题没有及时发现整改,造成皮带烧停机,更换新皮带投产运行后,各项生产运行数据恢复正常。

2.7驱动齿轮磨损严重运行曲线

驱动齿轮磨损严重运行曲线在螺杆泵正常运行过程中,功率因数和有功功率发生大幅波动,但运行电流未出现异常变化,初期变化我们仍分析正常,但后期波动幅度增大出现频繁停机,启动时驱动装置出现温度升高和异响,由于长时间带病运行,造成驱动器损坏,更换新驱动器后,各种曲线数据运行正常。

2.8间抽运行曲线

典型的间抽运行曲线由于选泵偏大造成供排关系失调,排液大于供给能力,至使螺杆泵不能连续运行,只能采取间抽方式生产,该井采取的是生产6~8小时,停井16~18小时,才出现这种有规律的停、运变化曲线。采取措施是下调参数和换小泵。

2.9地层供液不足运行曲线

深液面供液不足曲线显示该井启抽初期电流仅为15A,功率因数和有功功率值也相对较低,随着运转时间的延长,液面逐渐降低,电流、功率因数和有功功率值也随之上升,在电流上升至20A左右时,生产运行数据出现明显的波动,液面测试深度900以下,出现抽空欠载停机,如保护装置不能及时起到保护,会出现抽空烧泵过载停机,出现此种现象必须及时下调参数调整供排关系。

2.10管、杆结蜡运行曲线

螺杆泵杆、管结蜡曲线在一定时间段电流上升近14A,并出现无规则的上下波动,结合洗井分析,该井所在的中转站改造,3个月不能洗井,该井免洗期已达150天,确认是由管、杆结蜡造成的。此运行曲线的出现表明应及时进行洗井处理。

三、建立和完善各项制度

完善数据录取制度。制定了螺杆泵井工况曲线分析记录中各项数据录取、填写、分析标准,保证分析结论准确;三级审查制度。一级审查:资料员核查,给采油工返馈数据录取是否合格。

二级审查:工程技术员对存在问题的井给出定性。三级审查:对问题定性井工程技术员必须报机采组,由地质队单项管理人员与工程技术员结合,对可处理井进行处理。建立相应考核制度。对存在的不及时和漏取数据现象在机采例会上通报并纳入当月地质考核。每月对工况曲线分析记录进行检查考核。

四、结束语

电流曲线可准确记录螺杆泵运行过程中的任何细微变化,为现场技术人员提供准确的分析数据,可捕捉分析出偏磨、杆断、结蜡、设备等螺杆泵生产问题;准确确定洗井时间,可实现动态洗井管理,打破固定周期洗井的做法。通过曲线可及时调整螺杆泵的工作状态、观察泵况、反映供排匹配的不合理性,及时提出油井优化措施,延长整个螺杆泵设备使用寿命。◆

参考文献:

[1] 陈涛平,胡靖邦.石油工程[M].北京:石油工业出版社,2004.

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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