螺杆泵井杆管偏磨影响因素分析与对策

孙鹏

摘 要：螺杆泵采油是一种先进的采油工艺技术，在具体应用的过程中，该技术具有质量轻、尺寸小、地面设备简单、适应粘度范围较广、投资费用低、管理简便等优势，已经在各大油田的开采过程中，得到了广泛的应用和推广。尤其是在当前，伴随着油田开发的不断深入，螺杆泵采油的优势愈加明显，已经成为目前采油中最为常见的一种举升方式。但其在应用的过程中，受到多种因素的影响，不可避免地出现偏磨现象，进而导致螺杆泵出现杆斷、管漏等现象，严重影响了螺杆泵检泵。

关键词：螺杆泵;偏磨;原因;治理措施

伴随着螺杆泵的广泛应用，其在应用的过程中，受到多种因素的影响，常出现螺杆泵井偏磨的现象。基于此，必须要对其产生偏磨的原因进行分析，应提出针对性的处理措施。本论文以螺杆泵井偏磨为研究切入点，对其偏磨的原因和治理措施进行了详细的研究和分析。

1.地面驱动螺杆泵的结构及工作原理

螺杆泵通过驱动方式的不同主要分为井下驱动和地面驱动两种类型。我们目前应用比较多的就是地面螺杆泵。地面驱动螺杆泵的组成主要包括电控系统、地面驱动系统、井下螺杆泵和配套工具等。井下螺杆泵的主要组成包括转子和定子。定子俗称泵筒，主要起到耐油、抗腐蚀的作用，是一种合成橡胶精打磨而成，和钢壳通过粘贴形成一体。转子就是通过精加工、表面处理后的一种高强度螺杆。螺杆泵的工作原理主要是通过空腔排油，在转子和定子之间形成一个密闭的腔室，腔室之间是不连通的，密闭的空腔在转子转动的时候沿着轴的方向从吸入端向着排出端移动，最后在排出端消失。随着移动，空腔内的原油也都由吸入端移动到排出端，同时在吸入端又会形成新的空腔，进行循环工作。因此密闭的空腔经过不断的形成、移动、消失，原油才能实现不断的运动，保障井下的原油被不断的吸入到井口位置。

2.螺杆泵井偏磨原因分析

地面螺杆泵在工作的时候是由电机带动驱动头通过不断的高速运转，带动井下的螺杆泵进行一起的转动。地面螺杆泵的运动形式和抽油机井的往复式运动形式有所不同，因此地面螺杆泵采油杆管偏磨的原因也不同。

2.1举升液体

螺杆泵在运行的过程中，常常受到流态变化的影响。由于不同油田的油层物性的影响，其液体流动摩擦系数存在一定的差异。这就使得螺杆在采油系统中应用的过程中，极容易受到液体流态的变化，产生一定的偏磨现象。根据相关的研究结果显示，螺杆泵在举升液体的过程中，螺杆泵转速越高，液体流动所受到的摩擦阻力就越大，进而导致其产生偏磨的现象较为严重。

2.2油层物性影响

螺杆泵在运行的过程中，还会受到油层物性的影响，出现不同程度的偏磨现象。以笔者所在的油田为例，该油田属于中、低渗透油田，产出液含水较低、油稠。尤其是在注聚见效井中，伴随着开采出油液体浓稠度的增加，也会在一定程度上导致螺杆泵偏磨的程度加深，并加快了其偏磨的速度。

2.3抽油杆旋转产生的离心力作用

螺杆泵在运行的过程中，其理想的状态是在运转的过程中，杆柱必须要在中心轴线位置进行自旋转运动，但是其在旋转运动的过程中，受到螺旋杆泵本身结构的影响，其转子、定子之间常常出现一个偏心距，进而使其在运行的过程中，产生一定的离心力，促使杆柱偏离中心线的位置，进而导致抽油杆与油管的内壁之间产生一定的接触和摩擦，进而导致其旋转的过程中，出现偏磨的现象。在研究中发现，螺杆泵的偏心距通常在4.5-8.5mm之间，且泵型越大，偏心距越大，其杆柱偏离中心线的程度也会越大，并且其越为靠近转子，偏心距的作用越为明显，进而使得杆柱的振动更为强烈，使其更容易产生偏磨现象。

2.4井筒中客观存在的自然拐点

螺杆泵在运行的过程中，极容易受到井筒的影响。就目前而言，油田在钻井开采的过程中，其井筒的本身并非是完全直井段，在每一口井中都存在一定的个别拐点。另外，在开采的过程中，地层能量也会出现一定的变动，进而引发开采处的地壳出现明显的变化。在这种情况下，井筒长期受到地壳变动的而影响，就会使得原有的固井强度出现不同程度的受损现象，尤其是对于井筒强度薄弱的部位来说，会导致其井筒出现变形，并形成新的拐点，致使其出现“S”结构。如此一来，就会致使下入的螺杆产生变形，进而导致其偏磨的现象。

3.螺杆泵井偏磨治理措施

螺杆泵在运行的过程中，一旦出现螺杆偏磨的现象，势必会出现杆断、管漏等现象，严重影响了螺杆泵检泵。因此，为了进一步延长螺杆泵井的检泵周期，必须要对其产生偏磨的原因进行详细的分析。并在此基础上，采取有效的治理措施，对其进行治理。

3.1优化抽油杆扶正器

螺杆泵在运行的过程中，为了最大限度降低偏磨的发生率，最为直接的方法就是安装抽油杆扶正器，并对其进行合理布置，以防止螺杆泵杆管发生磨损的现象。根据抽油杆发生偏磨的位置多集中于抽油杆的中下部，可充分利用扶正器的方式，以将其偏磨的发生率。

在具体利用扶正器的过程中，可充分利用轴承式的扶正器。轴承式扶正器主要有短杆、内衬滑动轴承的扶正环共同组成。由于该扶正器具有较高的抗磨性能，通过其具体应用，可可将摩擦位置集中于断杆和扶正内衬的滑动轴承之间，进而避免了偏磨的发生率;另一方面，为了最大限度发挥扶正器的作用，必须要对其材质、结构、位置等进行优化，以降低扶正器的硬度、扩大扶正器内径与杆体接触的摩擦力，进而减少扶正器对杆管的磨损。

3.2优化螺杆泵下泵参数

为了进一步确保螺杆泵能够高效、长期的正常运转，必须要对其参数进行合理的而设置，以减轻轻杆、管磨损现象，进而防止其在磨损的过程中，出现杆断、脱落等现象。给予次，可以适当降低转速，在一定程度上延缓螺杆的磨损率。但是在降低转速的过程中，必须要明确降低幅度不宜过大，否则转速太低就意味着其他的举升参数出现增大的现象。根据以往的研究结果显示，当螺杆泵的转速在90r/min的时候，系统的耗能就会出现明显的升高现象。

3.3合理控制沉没度

在研究中发现，螺杆偏磨程度与沉没度之间存在一定的关系，当沉没度在200m以内的时候，不利于螺杆的保护，容易导致其产生抽空烧泵的现象。因此，必须要将其沉没度控制在最佳的范围之间，以300-500m最为合理。

3.4优化螺杆泵井配套工艺

首先，针对液体黏度、密度增大所导致的螺杆偏磨现象，可以在中和点的下部，入加重抽油杆，使得杆柱呈直线旋转，以最大限度减少偏磨的发生率;其次，对于偏磨和腐蚀现象严重的油井，可采用连续杆配套内衬的方式进行治理，以降低油流的阻力，进而延缓偏磨的现象;最后，可充分利用变频控制柜、软启动控制柜的方式，对其转速进行有效的调整和控制，进而达到延长螺杆泵使用寿命的目的。

4.结论与认识

综上所述，螺杆泵采油作为一种新型的举升方式，在具体采油应用的过程中，具有无可比拟的优势，并已经得到了广泛的应用。但是其在应用的过程中，受到多种因素的影响，常常出现严重的偏磨现象，造成杆断、脱落等现象，基于此，必须要针对其偏磨现象发生的原因，采取有针对性的防治措施，以最大限度降低偏磨的发生情况。

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