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1、螺杆泵油井工况诊断技术研究石油大学（北京）（北京吕平102200）张来斌陈舟圣王朝晖摘要首先介绍了螺杆泵汕井主产系统的故障形式，并在了解牛产系统各子系统的工作规律前提下，对螺杆泵汕井工况诊断方法作了研究，并给出诊断实例。叙词螺杆泵油井诊断中图法分类号TE345螺杆泵采汕系统由于其尺寸小，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，受到了人们日益重视，并在汕田逐步得到推广使用。特别是在开釆高粘油、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捉高螺杆泵油井科学化管理
2、水平的关键。它可以使螺杆泵油井牛产管理者町以全面监测螺杆泵生产井工作时的井下工作状态，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技术水平。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诊断方法：a）利用汕井现场数据，对汕井进行诊断。b）利用振动信号和噪声，对其进行时域和频域分析，进行诊断。现文通过油井生产数据，利用系统工作原理，分析组成螺杆泵油井生产系统的各了系统的工作状况
3、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汕井优化设计要求，在生产过程屮应在其推荐工作区T作，而目.泵效较高,但由于种种原因，在实际生产过程，泵的工作情况较差，导致整个系统效率降低并会缩短螺杆泵的工作寿命。引起螺杆泵故障主要原因：a）选泵不当。b）泵或汕管液体流失。c）气体影响。d）供液不足，导致抽空。e）原汕粘度人，管线堵塞，砂卡或卡泵。0定子损坏或脱落。g）抽油杆断裂或脱扣。经现场调研发现，现场对螺杆泵油井铮理还不规范，没冇一套科学的选泵方法。对螺杆泵生产情况，只能从产量上来了解。螺杆泵油井出现较多的故障是螺杆泵
4、抽油杆脱扌II,由于含砂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。螺杆泵汕井生产系统可以包括3个子系统即：汕井流入系统、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油井流入系统汕井流入系统主要了解汕层的供液能力和汕井潜力。系统规律用汕井流入动态曲线来表示，由于汕井产液为汕气水混合体，所以采用汕气水综合流入动态
5、11
6、线(IPR)
7、21o2.2井筒流动系统井筒流动系统主要对油井
8、井筒的多相流体的压力和温度分布进行分析计算。多相流体计算方法有多种，其中便于上机计算的有Orkiszewski和Aziz方法⑴。2.3井下螺杆泵系统井下螺杆泵系统主要了解螺杆泵的工作特性，通过螺杆泵参数数据來计算螺杆理论特性曲线或据水特性数据拟合水特性1111线⑶。3诊断方法螺杆泵油井生产系统工况诊断冃的是了解泵的工况,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，以及判断故障及其原因。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排量、扬程、效率及功率。并与泵水特性曲线或理论特性曲线比较，了解泵的工作状况。根据油井产量及
9、泵的工况点所在特性曲线图上的位置的和泵的特性参数，来判断泵与汕层匹配状况及泵工况较差的原因。3.1螺杆泵工况诊断参数计算螺杆泵工况诊断首先需要计算泵的压头和流虽,以及绘制螺杆泵的理论特性曲线或水特性］11
10、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是以汕井井II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。泵入口压力几根据动液面计算螺杆泵入口压力。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。泵入口处压力由套压和气体压力以及汕柱压力共同
11、作用的结果。气柱压力主要考虑为静气林压力，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,使油柱中混冇气体。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汕井正确选泵的要求,在生产过程中，泵应在其推荐区内工作，而旦泵效较高。但由于种种原因，在实际住产过程屮，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选泵不当主耍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
12、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；恶劣工作区域。3.2.2供液不足在螺杆泵油井工作时，如果发生供液不足，由于螺杆泵的独特的结构，供液不足
