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摘要：本文在介绍螺杆泵的结构、工作原理和特点的基础上，对其在油田使用过程中出现的问题进行分析，并提出相应的对策，以期在“因井制宜”的前提下，发挥较好的经济效益。
关键词：螺杆泵 工艺 原理 原因 对策
中图分类号：TH327文献标识码： A 文章编号：
1、螺杆泵采油工艺简介
螺杆泵是一种新型的采油机械，尽管应用不过二十多年的历史，但目前在国内外各大油田已经广泛应用，螺杆泵采油作为油田的一种开采工艺技术，是一种行之有效的人工举升手段，螺杆泵对输送介质物性有着极好的适应性，尤其是对于气液混合物的输送，能很好地解决普通容积泵所面临的“气蚀”、“气锁”问题，能达到很高的泵效。螺杆泵采油作为一种新兴的人工举升方式，投资少，设备结构简单，操作方便，节能效果明显。目前在采用聚合物驱油的油田中，螺杆泵已成为常用的人工举升方法。
2、螺杆泵的组成及工作原理
螺杆泵采油按驱动方式分为井下电动潜油螺杆泵和地面驱动井下螺杆泵。
2.1螺杆泵的组成
（1）地面驱动部分:地面驱动装置是螺杆泵采油系统的主要地面设备,是把动力传递给井下泵转子,使转子实现自转和公转,实现抽吸原油的机械装置。
（2）井下泵部分:包括定子和转子。
（3）电控部分:电控箱是螺杆泵的控制部分,控制电动机的启、停。
（4）配套工具部分。
2.2 螺杆泵的工作原理
转子与定子密切配合形成一系列的封闭腔和空腔,当转子转动时,封闭腔沿轴向由吸入端向排出端运移,在排出端消失。同时吸入端形成新的封闭腔,其中空腔内所盛满的液体也就随着封闭腔的运移由吸入端推挤到排出端。这种封闭腔和空腔的不断形成、运移、消失,起到泵送液体并将液体排出井口的作用。
3、螺杆泵采油系统性能特点
螺杆泵与其他机械采油设备相比，具有以下优点：
（1）由于结构简单，价格较低，节省一次投资。
（2）地面装置结构简单，安装方便，可直接坐在井口套管四通上，占地面积小。
（3）泵效高，节能、管理费用低。由于螺杆泵是容积泵，流量无脉动，流速稳定，没有液柱和机械传动的惯性损失。泵容积效率可达90%，是机械采油设备中能量消耗最小的机种之一。
（4）使用黏度范围广，可以举升稠油。一般来说，螺杆泵适合于黏度为8000mPa·s以下的各种含原油的液体，因此多数稠油井都可应用。
（5）适合于高含砂井。在高含砂（40%）的情况下螺杆泵仍可正常工作。
（6）适合于高含气井。螺杆泵不会发生气锁，故较适合于含气高的井。
螺杆泵采油系统的主要缺点是扬程较低，螺杆的加工和装配要求较高；泵的性能对液体的黏度变化比较敏感。
4、螺杆泵采油故障原因分析
4.1井下工况判断不精确
目前尚无有效的螺杆泵工况监测手段，对螺杆泵井的泵况诊断仅有两种方法。一是观察运行电流，看电流是否在正常范围之内；二是井口憋压测试压降，通过观察油、套压的变化，绘制变化曲线进行分析，对泛起的复杂情况难以正确诊断。
因为螺杆泵井一般采用φ25mm高强度抽油杆和φ38mm空心抽油杆，因为扭矩大，很轻易造成杆断和防脱器碎裂和过载停机，断脱位置在上、中、下均有。主要是停机时由于扭力卸载，抽油杆高速反转，其反转速度远远高于正常开抽时的正转速度，此时抽油杆非常轻易脱扣，甚至造成油管脱扣。
应用螺杆泵采油工艺技术，目的是通过螺杆泵采油工艺解决稠油在油井井筒中的流动问题、地层疏松引起的出砂问题，自从在大庆油田使用螺杆采油工艺以来，这一新工艺、措施的引进及应用取得了良好的效果。但是在使用过程中出现了一些问题值得讨论。
一方面，井口回压高、负荷重造成烧皮带频繁、电机烧毁，主要原因是：
（1）因为混合物流体的黏度过高，原油黏度、胶质和沥青质的含量较高，原油在井下泵的强烈搅拌作用下，原油和水形成乳化程度很高的油包水型乳状液，乳状液的黏度随着乳化程度的升高（水滴颗粒被搅拌得很细）而大幅度提高，远远超出了螺杆泵负荷能力。
（2）驱动装置故障引起机械负荷增大，主要有中间滚轴轴承磨损造成受力不均引起负荷增大，上下两端的定位扶正滚珠轴承磨损、输入轴齿面和主锥体齿面啮合间隙过大造成受力不均引起负荷增大。
（3）因为原油在举升过程黏度会升高，所以一些螺杆泵井一旦回压过高则必须洗井才能恢复生产，同时地面输油管线需要扫线。因为乳状液的黏度对于温度的敏感性低，加温对于降黏效果不明显，通常将转子提出泵筒后采用反洗井。
4.2 抽油杆、转子及油管脱扣
原因：目前使用的油管锚为机械式座封，在座封时主要靠给油管加压使其坐封。加压使油管在井内严峻弯曲，抽油杆在油管内工况恶化，坐封力不好控制，故易导致油管脱扣。
4.3 驱动装置的密封性差
现有地面驱动装置密封有两处：一是减速器油封密封，二是井口盘根盒密封。尤其井口盘根密封漏油严重，因为现在采用的盘根为“O”型聚乙烯四氟，对光杆磨损较大，造成光杆外径变细，新加盘根后，光杆与盘根之间密封由于盘根的可塑性差造成间隙过大，导致从盘根处漏油。
4.4 泵最佳实际排量与油井产能不匹配。
4.5 螺杆泵采油配套标准不完善或缺乏
螺杆泵采油作为一项成熟的技术，其相应的配套标准也应该建立起来。如螺杆泵采油及其配套技术的产品质量标准，螺杆泵井的施工作业、生产管理和测试标准，螺杆泵井的设计标准等。
5、现场管理措施
5.1 加强螺杆泵电流监测，采取相应的措施，减少材料消耗
螺杆泵的电流与扭矩成正比，当油井出砂严重时会造成电流上升，扭矩增加，因此在生产过程中应该加强螺杆泵的电流监测，及时采取措施。发现电流变大时，对其进行大排量水洗冲砂，减小螺杆泵的扭矩，避免螺杆泵扭矩过大导致电机和皮带烧坏，从而避免卡井。
5.2 加强地面管理及生產数据的跟踪与分析，减少停机造成卡井现象
（1）做好启动前的准备工作：检查各零部件是否安装就位和可靠：检查电机：工作旋向是否正确，严禁反向旋转。从上向下看，光杆的正确旋向为顺时针，抽油杆处于上扣状态：检查减速箱：检查减速箱的振动情况及是否有异常响声，箱体温度是否正常（≦50℃），是否有渗漏，并随时检查减速箱油面的高度及油品的性质，以确定是否需要添加或更换齿轮油：检查刹车：刹车系统是否完好，螺杆泵停机，上部杆柱在惯性力的作用下继续反转，一旦停机，刹车装置将抽油杆抱死，阻止其反转，避免杆柱脱扣。
（2）及时调整油井参数，保证合理沉没度。
螺杆泵抽油沉没度是螺杆泵抽油系统的一个重要参数，沉没度过高，影响油井产量：若沉没度控制的过低，影响泵的吸入状况，一是使螺杆泵定子橡胶发热，定、转子间的摩擦增大，使抽油系统工况变差，螺杆泵定子破坏加快：二是使泵效降低，当泵效降到较低值时，摩擦生热散发不出去导致温升较快，长期运转会烧泵。因此在抽油过程中，必须控制好泵的沉没度。
（3）加强技能培训，熟练掌握螺杆泵
采油原理、地面减速装置的结构及螺杆泵相关操作规程，了解螺杆泵井常见故障及其诊断排除方法，避免因操作不熟练导致油井停机时间过长。
5.3 螺杆泵井工况诊断技术
经过几年的实践摸索和理论探讨，总结出如下诊断法：
（1）电流法
电流法就是通过测试驱动电机的工作电流，看电流是否在正常范围之内，根据工作电流大小来诊断泵况的方法。
（2）蹩压法
蹩压法就是通过关闭采油树回压闸门进行蹩压，观测井口油压和套压变化，绘制变化曲线进行分析。
结束语
随着对螺杆泵采油技术的认识不断加深及操作技术的提高，大面积推广使用螺杆泵采油，不断完善螺杆泵配套工艺，同时针对螺杆泵在油田生产中出现的问题，及时检修，排除故障，可达到原油增产、提高采油效率的目的。
参考文献：
[1]李金民.螺杆泵井抽油杆柱校核及下泵深度设计计算[J].石油矿场机械，2012，(09).
[2]陈庆润.螺杆泵井变频器常见故障与处理[J].石油科技论坛，2012，(04).
[3]戴建辉.油田井下螺杆泵常见故障分析及应对措施[J].化学工程与装备，2011，(07).
关键词：螺杆泵 工艺 原理 原因 对策
中图分类号：TH327文献标识码： A 文章编号：
1、螺杆泵采油工艺简介
螺杆泵是一种新型的采油机械，尽管应用不过二十多年的历史，但目前在国内外各大油田已经广泛应用，螺杆泵采油作为油田的一种开采工艺技术，是一种行之有效的人工举升手段，螺杆泵对输送介质物性有着极好的适应性，尤其是对于气液混合物的输送，能很好地解决普通容积泵所面临的“气蚀”、“气锁”问题，能达到很高的泵效。螺杆泵采油作为一种新兴的人工举升方式，投资少，设备结构简单，操作方便，节能效果明显。目前在采用聚合物驱油的油田中，螺杆泵已成为常用的人工举升方法。
2、螺杆泵的组成及工作原理
螺杆泵采油按驱动方式分为井下电动潜油螺杆泵和地面驱动井下螺杆泵。
2.1螺杆泵的组成
（1）地面驱动部分:地面驱动装置是螺杆泵采油系统的主要地面设备,是把动力传递给井下泵转子,使转子实现自转和公转,实现抽吸原油的机械装置。
（2）井下泵部分:包括定子和转子。
（3）电控部分:电控箱是螺杆泵的控制部分,控制电动机的启、停。
（4）配套工具部分。
2.2 螺杆泵的工作原理
转子与定子密切配合形成一系列的封闭腔和空腔,当转子转动时,封闭腔沿轴向由吸入端向排出端运移,在排出端消失。同时吸入端形成新的封闭腔,其中空腔内所盛满的液体也就随着封闭腔的运移由吸入端推挤到排出端。这种封闭腔和空腔的不断形成、运移、消失,起到泵送液体并将液体排出井口的作用。
3、螺杆泵采油系统性能特点
螺杆泵与其他机械采油设备相比，具有以下优点：
（1）由于结构简单，价格较低，节省一次投资。
（2）地面装置结构简单，安装方便，可直接坐在井口套管四通上，占地面积小。
（3）泵效高，节能、管理费用低。由于螺杆泵是容积泵，流量无脉动，流速稳定，没有液柱和机械传动的惯性损失。泵容积效率可达90%，是机械采油设备中能量消耗最小的机种之一。
（4）使用黏度范围广，可以举升稠油。一般来说，螺杆泵适合于黏度为8000mPa·s以下的各种含原油的液体，因此多数稠油井都可应用。
（5）适合于高含砂井。在高含砂（40%）的情况下螺杆泵仍可正常工作。
（6）适合于高含气井。螺杆泵不会发生气锁，故较适合于含气高的井。
螺杆泵采油系统的主要缺点是扬程较低，螺杆的加工和装配要求较高；泵的性能对液体的黏度变化比较敏感。
4、螺杆泵采油故障原因分析
4.1井下工况判断不精确
目前尚无有效的螺杆泵工况监测手段，对螺杆泵井的泵况诊断仅有两种方法。一是观察运行电流，看电流是否在正常范围之内；二是井口憋压测试压降，通过观察油、套压的变化，绘制变化曲线进行分析，对泛起的复杂情况难以正确诊断。
因为螺杆泵井一般采用φ25mm高强度抽油杆和φ38mm空心抽油杆，因为扭矩大，很轻易造成杆断和防脱器碎裂和过载停机，断脱位置在上、中、下均有。主要是停机时由于扭力卸载，抽油杆高速反转，其反转速度远远高于正常开抽时的正转速度，此时抽油杆非常轻易脱扣，甚至造成油管脱扣。
应用螺杆泵采油工艺技术，目的是通过螺杆泵采油工艺解决稠油在油井井筒中的流动问题、地层疏松引起的出砂问题，自从在大庆油田使用螺杆采油工艺以来，这一新工艺、措施的引进及应用取得了良好的效果。但是在使用过程中出现了一些问题值得讨论。
一方面，井口回压高、负荷重造成烧皮带频繁、电机烧毁，主要原因是：
（1）因为混合物流体的黏度过高，原油黏度、胶质和沥青质的含量较高，原油在井下泵的强烈搅拌作用下，原油和水形成乳化程度很高的油包水型乳状液，乳状液的黏度随着乳化程度的升高（水滴颗粒被搅拌得很细）而大幅度提高，远远超出了螺杆泵负荷能力。
（2）驱动装置故障引起机械负荷增大，主要有中间滚轴轴承磨损造成受力不均引起负荷增大，上下两端的定位扶正滚珠轴承磨损、输入轴齿面和主锥体齿面啮合间隙过大造成受力不均引起负荷增大。
（3）因为原油在举升过程黏度会升高，所以一些螺杆泵井一旦回压过高则必须洗井才能恢复生产，同时地面输油管线需要扫线。因为乳状液的黏度对于温度的敏感性低，加温对于降黏效果不明显，通常将转子提出泵筒后采用反洗井。
4.2 抽油杆、转子及油管脱扣
原因：目前使用的油管锚为机械式座封，在座封时主要靠给油管加压使其坐封。加压使油管在井内严峻弯曲，抽油杆在油管内工况恶化，坐封力不好控制，故易导致油管脱扣。
4.3 驱动装置的密封性差
现有地面驱动装置密封有两处：一是减速器油封密封，二是井口盘根盒密封。尤其井口盘根密封漏油严重，因为现在采用的盘根为“O”型聚乙烯四氟，对光杆磨损较大，造成光杆外径变细，新加盘根后，光杆与盘根之间密封由于盘根的可塑性差造成间隙过大，导致从盘根处漏油。
4.4 泵最佳实际排量与油井产能不匹配。
4.5 螺杆泵采油配套标准不完善或缺乏
螺杆泵采油作为一项成熟的技术，其相应的配套标准也应该建立起来。如螺杆泵采油及其配套技术的产品质量标准，螺杆泵井的施工作业、生产管理和测试标准，螺杆泵井的设计标准等。
5、现场管理措施
5.1 加强螺杆泵电流监测，采取相应的措施，减少材料消耗
螺杆泵的电流与扭矩成正比，当油井出砂严重时会造成电流上升，扭矩增加，因此在生产过程中应该加强螺杆泵的电流监测，及时采取措施。发现电流变大时，对其进行大排量水洗冲砂，减小螺杆泵的扭矩，避免螺杆泵扭矩过大导致电机和皮带烧坏，从而避免卡井。
5.2 加强地面管理及生產数据的跟踪与分析，减少停机造成卡井现象
（1）做好启动前的准备工作：检查各零部件是否安装就位和可靠：检查电机：工作旋向是否正确，严禁反向旋转。从上向下看，光杆的正确旋向为顺时针，抽油杆处于上扣状态：检查减速箱：检查减速箱的振动情况及是否有异常响声，箱体温度是否正常（≦50℃），是否有渗漏，并随时检查减速箱油面的高度及油品的性质，以确定是否需要添加或更换齿轮油：检查刹车：刹车系统是否完好，螺杆泵停机，上部杆柱在惯性力的作用下继续反转，一旦停机，刹车装置将抽油杆抱死，阻止其反转，避免杆柱脱扣。
（2）及时调整油井参数，保证合理沉没度。
螺杆泵抽油沉没度是螺杆泵抽油系统的一个重要参数，沉没度过高，影响油井产量：若沉没度控制的过低，影响泵的吸入状况，一是使螺杆泵定子橡胶发热，定、转子间的摩擦增大，使抽油系统工况变差，螺杆泵定子破坏加快：二是使泵效降低，当泵效降到较低值时，摩擦生热散发不出去导致温升较快，长期运转会烧泵。因此在抽油过程中，必须控制好泵的沉没度。
（3）加强技能培训，熟练掌握螺杆泵
采油原理、地面减速装置的结构及螺杆泵相关操作规程，了解螺杆泵井常见故障及其诊断排除方法，避免因操作不熟练导致油井停机时间过长。
5.3 螺杆泵井工况诊断技术
经过几年的实践摸索和理论探讨，总结出如下诊断法：
（1）电流法
电流法就是通过测试驱动电机的工作电流，看电流是否在正常范围之内，根据工作电流大小来诊断泵况的方法。
（2）蹩压法
蹩压法就是通过关闭采油树回压闸门进行蹩压，观测井口油压和套压变化，绘制变化曲线进行分析。
结束语
随着对螺杆泵采油技术的认识不断加深及操作技术的提高，大面积推广使用螺杆泵采油，不断完善螺杆泵配套工艺，同时针对螺杆泵在油田生产中出现的问题，及时检修，排除故障，可达到原油增产、提高采油效率的目的。
参考文献：
[1]李金民.螺杆泵井抽油杆柱校核及下泵深度设计计算[J].石油矿场机械，2012，(09).
[2]陈庆润.螺杆泵井变频器常见故障与处理[J].石油科技论坛，2012，(04).
[3]戴建辉.油田井下螺杆泵常见故障分析及应对措施[J].化学工程与装备，2011，(07).