螺杆泵井泵况综合诊断方法及应用_韩一鸣.pdf

化学工程与装备 2023 年 第 2 期 96 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 2 月 螺杆泵井泵况综合诊断方法及应用 螺杆泵井泵况综合诊断方法及应用 韩一鸣（大庆石油与天然气有限责任公司，黑龙江 大庆 163000）摘 要：摘 要：为准确诊断螺杆泵井泵况，基于螺杆泵井现场诊断情况，提出了可采用电流法与憋压法来综合诊断螺杆泵井泵况的方法，并结合产量、液面等参数来综合研判，以准确判断井下杆、管、泵的具体运行情况，分析了螺杆泵常见故障类型，并提出了具体的解决方法，实际应用结果表明，螺杆泵井现场综合诊断方法适用性强，易操作易执行，较适合现场应用，可及时有效的检测螺杆泵运行状况，更好的保障螺杆泵的安全稳定运行。关键词：关键词：螺杆泵泵况；诊断；方法；应用 前 言 前 言 螺杆泵井的优点很多，比如耗费能源较低，携砂能力也比较强，使用较少的投资就可以得到大收益，正是由于这些优点，在油田生产管理的时候很多管理者都会采用这种生产方式。但是这种生产方式与之前所使用的抽油机和电泵的生产方式从本质上来看是有明显不同的，想要对其进行检测和诊断就不能使用先前的检查方法，必须根据螺杆泵井的特性重新进行规划设计，研制出全新的特殊的测试手段，使用这种手段对螺杆泵井的工况进行实时监测，时刻显示井下的基础数据，保证油井工作顺利进行。当螺杆泵井发生故障的时候，现在所能使用的诊断方式一般是利用电流法、憋压法等，但是如果在进行诊断的时候仅仅知识采用上述的一种方法，那是远远不够的，要想在故障发生的同时立即并准确的诊断处故障所在，那就必须讲上述方法进行结合，然后进行进一步的诊断。对于螺杆泵井，可以根据其工况的不同将其分为两种类型，分别是正常和故障，对于故障，可以根据故障产生部位在对其进一步进行划分，主要分为三类，分别为抽油杆、井下泵和油管，在这些部件中最为常见的故障及时泵漏失、蜡堵等。但是就如上述所说，螺杆泵相比之下是比较特殊的，当其产生故障的时候各个形式也不尽相同，十分复杂，所以如果在检测故障的时候仅采用一种方法来进行诊断，那么所得到的结果是不够准确的，为了能够精准地检测出发生了哪种故障，并及时采取应对方法，笔者基于现场综合诊断对其进行综合分析。1 电流法 1 电流法 电流诊断法，顾名思义，就是对驱动电机在进行工作的时候所产生的电流进行测试，然后根据测试所得到的数据大小来对泵运行时的工作状态来进行判断。对螺杆泵井工作电流进行分析之后，发现其主要是分为三部分，第一就是初始电流；第二部分就是泵在进行液体推动的时候所消耗的电流；第三部分是摩擦消耗的电流。1.1 理论上计算的合理工作电流 由3UIcosP=1000输入和MnP=9550输入 进一步推导可得：20 3MnI573Ucos=式中，P输入表示相应的螺杆泵井的输入功率，单位：kW；U 表示相应的实测电压值，单位：V；表示相应的实测电流值，单位：A；cos表示相应的功率因数；M 表示相应的螺杆泵扭矩，单位：Nm；n 表示相应的螺杆泵转速，单位：r/min。从理论从层面看，当螺杆泵在进行工作的时候对于不同的工作状态就会有不同的转速，在这种转速变化中，扭矩与压力两者之间的关系并未发生改变。但是当螺杆泵被应用的时候，从现场测量的数据可以发现，在上述情况下，扭矩是由一定程度的变化的，这种变化比较小，当控制其他条件不发生变化时，这种程度的变化可以忽略。所以螺杆泵在进行工作的时候其使用电流发生变化主要是随扭矩而进行变化的，将在室内进行的实验数据与之相结合分析，就可以得到上述螺杆泵井的各个部分的工作电流。为了便于计算，本文做以下假设，首先对于螺杆泵井泵挂设置其数值大小为 1000m，然后设螺杆泵井的油压和套压分别为 0.2MPa 和 1.0MPa，除了上述假设之外，为了保证螺杆泵井在进行工作的时候能够不出问题，还需要对其沉没度进行设置，其大小不能低于 300m，通过以上数据，可知液面高度最好是在 200700m 的范围之内进行选择，则举升高度最好是在 120620m 内进行选择。1.2 现场实际的合理工作电流 DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.02.035 韩一鸣：螺杆泵井泵况综合诊断方法及应用 97 通过对螺杆泵进行分析并基于其工作特性，可知螺杆泵井在进行工作的时候所需要的电流大小和压力大小之间的关系可以近似看作是直线变化的关系，如图 1 所示，基于现场测试数据进行分析可知螺杆泵井在进行工作的时候所能达到的扬程的最大值 P max出现所需要的电流也是最大值max，一般情况下在保证其能够正常进行工作的范围取值是上述最大值的 40%75%(0.40.75)，选择这种范围的主要原因是由于此时的工作特性最优。综上所述，理论值和现场测试值之间的差别很小，基本可以忽略不计。1.3 在大中排量螺杆泵井上的应用 螺杆泵井的型号有很多，其中大排量的一般为 1200，本文以某日为例进行相关分析，某日主线故障：电流变小，由原来的电流大小 36A 变为 22A。通过上述的电流法进行相关分析，首先根据表 2 当中的相关数据可以判断，当其进行正常工作的时候其电流大小的范围是 22.742.6A，电流即使超标，最大值也不能超过 56.8A。种种情况的电流相比之下是比较低的，并且在进行停机的时候出现反转的情况，这就说明杆没有发生故障，进行判断可以发现，此次数显的故障是油管漏失。然后通过对现场进行实际检查之后发现第 95 根油管确实有裂纹存在。表 1 电流初步诊断 表 1 电流初步诊断 工作电流 工作特征 故障形式 接近电机空载电流 无排量，油套不连通 抽油杆断脱 油套联通 油管脱落或油管严重漏失，油管头严重漏失 接近正常运转电流 排量很小（相对泵的理论排量）液面较浅 油管漏失，长期运转泵钉子橡胶磨损严重、失效 排量很小（相对泵的理论排量）液面较深 泵严重漏失，举升高度不够，气影响油层供液能力极差 明显高于正常运转电流以 排量正常，油压正常 结蜡严重 排量降低，油压明显升高 输油管线堵 排量正常（投产初期）底子橡胶溶胀大，钉子不合格 周期性波动 脉动出液 转子不连续运转，泵不合格 2 憋压法 2 憋压法 憋压法主要是利用双憋曲线来进行的，在对螺杆泵井内部的工况进行诊断的时候就是利用它来进行定性解释的，实际操作流程就是在螺杆泵正常工作和停机的时候，采用关闭阀门来实现憋压的方法来进行测试的，得到压力旧寸之间的曲线。并对该曲线进行定性分析，最终得到泵的各种工作状况。3 螺杆泵井综合诊断方法 3 螺杆泵井综合诊断方法 现场综合诊断方法，一般来说该方法就是上述两种方法的结合，并基于各个参数进行综合分析，进一步确定各个部件在实际工作的时候的工作状态，及时对异常情况进行分析并处理。采用该方法进行诊断的时候，一般需要参考的数据就是平常的生产参数，比如产量和液面的变化，通过对其进行初步分析可以得到泵井是否正常的信息，如果发现异常就可以借助憋压法进行进一步的分析。当出现电流异常变化的情况，就需要及时对上述参数进行和核实，基于电流法并对比判断电流是否合理，如不合理，对可能出现的情况进行分析，得到故障类型。如果通过上述分析不能准确判断故障类型的话，就需要采用憋压法进行进一步的推断，结合上述参数对故障类型进行进一步的判断。4 实际应用及效益分析 4 实际应用及效益分析 4.1 实际应用 当采用的螺杆泵的排量比较小的时候，那么其运行的时候所需要的电流也是比较小的，在工况出现不一样的情况的时候电流的变化也是比较小的，仅仅依靠电流法来进行判断是不能解决问题的，可能会出现误判的情况。所以此时就需要将产量和液面等各个参数进行结合，采用憋压法进行进一98 韩一鸣：螺杆泵井泵况综合诊断方法及应用 步的分析。上述泵井所使用的泵的型号是 120，结合表 2 可以知道其在进行工作的时候的电流范围一般是 7.213.5 A，最大值是 18A。依旧以某日为例，发现把泵井进行停机之后，并未出现反转的现象，也就是说杆出现故障，泵井在进行工作的时候所需要的电流知识由 11A 变成了 10A，这种变化很小，且在工作范围内。于是基于憋压法进行测试工作，对泵井口进行抽压工作，泵井内部的油压在五分钟的时间内由0.35MPa 升至 1.0MPa(套压 1.0MPa)，然后就不再发生变化，停机憋压也是上述结果，初步进行分析之后得出结论为抽油杆断脱。最后经过现场检查可知转子上部发生断裂现象。基于这种方法通过对 300 多这种有故障的螺杆泵井进行分析，都找到了问题所在，符合率较高。4.2 效益（1）社会效益现场综合诊断方法相对来说比较准确，它可以视为泵井的监测技术的完善品，在这种诊断技术的加持下，对于泵井中所存在的故障可以及时发现并进行处理，螺杆泵井的生产效率及管理水平也由此而得到提升。通过使用该种诊断方法，我们可以及时知道螺杆泵井在进行工作的时候的工作状态，并且通过参数调整等措施，可以避免很多事故的发生，也改善了之前故障频发的局面，油田也能更好地进行生产。（2）经济效益通过使用螺杆泵井现场综合诊断方法，对出现异常的泵井及时进行处理，这样就节约了时间，反之也就是提高了产量。假设节约的时间为 2a，生产的油的价格为 4000 元/t，产量为 3t/d，那么效益也就提高了4000X3X2=2.4(万元)。由此可见该方法带来的利润是相当多的。5 结 语 5 结 语 螺杆泵井现场综合诊断方法十分简单，在现场进行测试的时候也比较易于操作。该方法与传统方法相比降低了自身的局限性，在对螺杆泵井进行诊断的时候所得到的结果也较为准确，油田的生产在该方法的使用下也提高了产量与效益。该方法能够及时发现问题并处理问题，尽快恢复生产，从一定程度上说该方法改善了螺杆泵井的生产管理水平，提高了螺杆泵井的经济效益。参考文献 参考文献 1 王本洋.油田螺杆泵的综合管理J.化学工程与装备,2021(06):90-92.（上接第 84 页）_（上接第 84 页）_ 进行测井作业的过程中，推荐使用核磁共振测井方法，使用该种类型的方法可以对地层中的孔隙度进行全面的评价，根据地层的孔隙度以及物性指数，就可以对储层进行合理的分类。目前，该项分类方法已经在本次研究的油田区块中得到了成功的应用，通过使用该种类型的方法，使得 19 口油井已经开始恢复油流，同时，12 口油井的获油率达到了 74%以上，通过提高对于地层的地质认识，对地层进行合理的评价，可以为勘探评价奠定基础，流体性质解释的精度也将会提升，有利于全面推动我国油气田开发领域的进一步发展。3 结 论 3 结 论 综上所述，我国超压油藏的数量相对较多，由于对该种类型油藏储层评价的研究相对较少，导致该种类型油藏的开发速度相对较为缓慢，本次研究提出了一种基于地层孔隙度以及物性指数的储层分类方法，使用该种类型的分类方法，可以更好地对油藏储层进行评价，进而为后续的油气田开发作业奠定基础。参考文献 参考文献 1 姚田万,吕萍,何云峰,等.常规测井在孔缝储层评价中的应用以巴什托油田巴楚组油藏为例J.石油实验地质,2012,34(21):76-79.2 闫伟林,崔宝文,殷树军.苏德尔特油田布达特群潜山油藏裂缝储层测井评价J.油气地质与采收率,2007,14(05):26-30.3 范鸿.测录井资料储层响应特征分析J.中国石油和化工标准与质量,2012(04):187.4 周游,李治平,景成,等.基于岩石物理相-流动单元测井响应定量评价特低渗透油藏优质储层以延长油田东部油区长 6 油层组为例J.岩性油气藏,2017,29(01):116-123.5 张晋言.非均质稠油油藏储层测井响应特征及评价J.油气地质与采收率,2013(03):41-45+114.