摘 要： 分析螺桿泵在油田作業中的常見故障，給出相應的解決辦法并提出合理化建議，在實際生產中取得了良好效果。

　　關鍵詞： 螺桿泵;故障;解決措施

　　0 引言

　　根據驅動方式不同，螺桿泵可分為地面驅動螺桿泵和井下電動螺桿泵。目前，油田多采用地面驅動形式的螺桿泵，主要用于高含氣、高黏度和高含砂油田。作為新型的人工舉升設備，通過多年的實際應用和不斷優化，螺桿泵技術已經得到了大范圍的推廣應用，各種性能得到了優化改進，為油田企業創造了很好的經濟效益。以 GLB120-27 型螺桿泵為例，分析探討其在油田作業中的常見故障及解決方法。

　　1 螺桿泵工作原理和結構組成

　　1.1 工作原理

　　地面驅動裝置將扭矩和轉速利用抽油桿傳遞給螺桿泵轉子，由于螺桿泵轉子和定子組合成密封空腔，當轉子不斷轉動時，密封腔沿軸向從吸入端向排出端運動，密封腔體在排出端消失，同時在吸入端生成新的密封腔，密封空間充滿的油液隨著腔體的運入被擠出到腔體排出端，密封腔體的不斷移動，實現油液的輸送。

　　1.2 結構組成

　　地面驅動的螺桿泵應用較早，技術較為成熟。而井下驅動螺桿泵由于省去了地面驅動，減少轉動環節帶來的能量損失，系統的效率較高，可以達到節能效果，該型式的螺桿泵在國內還處于試制階段，沒有大范圍應用。地面驅動的螺桿泵由控制柜、驅動電機、減速裝置和光桿密封器等構成。電網電能通過控制柜驅動電機轉動帶動抽油桿轉動，位于抽油桿下側的螺桿泵轉子生成扭矩和轉速。井下螺桿泵主要由轉子和定子構成，轉子由高強度鋼材加工而成，具有足夠硬度且耐磨性好，表面進行鍍鉻處理。

　　定子優質鋼管內部經過硫化處理而形成的雙頭螺旋線體，內部襯有橡膠結合，具備足夠彈性，井下螺桿泵是采油泵系列中結構較為簡便的一種^[1]。

　　2 螺桿泵常見故障及原因分析

　　2.1 驅動電機燒毀

　　如果井下的油液黏度太高、膠質及瀝青物質數量較多，在螺桿泵旋轉帶動之下，油液會呈現出乳化狀態，形成油包水形式的乳狀液體，該液體的黏度隨乳化程度的上升而不斷增大，會產生大于螺桿泵負載能力的問題。地面驅動裝置故障會導致設備負荷變大，滾珠軸承的損壞較為嚴重，動力輸入端軸齒面以及主錐體齒面的間隙大于設計值，會使承載力出現不均勻現象，設備負荷隨之增大，油液在螺桿泵舉升之下黏度不斷變大，因此，螺桿泵井回壓值過大，必須經過洗井后才可以重新開采，地面集輸管線也需要掃線后才能正常使用，乳狀油液的黏度對溫度的敏感性很低，采用加溫方式減小油液黏度達不到理想效果，大多采用將轉子提出油井泵筒后再進行反洗井作業。

　　從理論上分析，螺桿泵對油液的砂含量不是十分敏感，但這只針對普通螺桿泵而言。螺桿泵裝置在正常采油作業時具有很大的排量，砂粒會隨著油液的流動而表現出上升的趨勢，具備一定的攜砂能力。當螺桿泵裝置停止運轉時，砂粒會從原來的上升變成下降，使螺桿泵輸出扭矩不斷變大，極有可能造成驅動電機燒毀或者皮帶斷裂，情況嚴重時會由于沉砂而產生卡井問題。與此同時，含砂量的增多會加重螺桿泵定、轉子磨損，縮短螺桿泵的壽命^[2]。

　　2.2 抽油桿脫扣

　　螺桿泵負載和扭矩過大，停機后桿柱會產生高速反轉而使抽油桿脫扣。螺桿泵卡泵時的扭矩會顯著變大，抽油桿柱形成較大的彈性形變勢能，如果螺桿泵裝置停機，桿柱內形成的彈性勢能必須釋放，抽油桿柱則會高速反向旋轉，彈性勢能釋放后，桿柱上部由于慣性的作用而不斷旋轉，會造成桿柱連接部位脫扣。螺桿泵裝置如果突然停止工作，油井內的動液面深度較大，螺桿泵裝置在油井管柱內的液力影響下

　　泵的轉子反向旋轉，桿柱由于反向旋轉而脫扣。很多油田應用的油管錨裝置都采用機械式座封，座封作業時必須依靠油管加壓才能完成操作。而加壓會使油井內的油管產生大的彎曲變形，抽油桿的受力情況會更加惡劣，座封力不容易控制，從而使油管脫扣。

　　2.3 驅動裝置密封性差

　　地面驅動裝置密封的主要 2 個關鍵部位，一個是減速裝置的油封密封，另一個是井口裝置的盤根密封。特別是井口盤根密封不良導致的漏油，盤根部位多采用 O 形復合材料，光桿在運行過程中會產生很大的磨損，光桿外徑不斷變細。加入新的盤根后，由于盤根的可塑性并不理想，光桿與盤根裝置間的密封間隙變大，盤根部位會產生漏油現象。

　　2.4 油井內情況判斷不準

　　目前還沒有對井下螺桿泵工作狀況進行有效監測的方法，對泵體情況進行診斷主要采用 2 種辦法： ①監測電機工作電流，觀察電流值是否運行在正常區間; ②采用井口憋壓的方法測試壓力降情況，對油井、套壓的變化情況進行監視，從生成的測試曲線診斷螺桿泵體的運行情況。

　　3 螺桿泵常見故障的解決辦法

　　3.1 對螺桿泵電流進行實時監測并根據實際情況采取解決措施螺桿泵的運行電流與扭矩之間呈正比關系，如果油井出砂較為嚴重，運行電流則呈現上升趨勢，相應的輸出扭矩不斷變大。因此，對螺桿泵的運行電流進行監測，根據實際情況采取應對措施，可以有效避免運行故障。如果運行電流變大，可以采用高壓大排量水進行沖砂作業，使螺桿泵的輸出扭矩變小，防止由于扭矩過大導致的電機損壞。例如，某采油廠螺桿泵井正常產液量 62 t，每天產油量 1.5 t，含水率 99%，電機的運行電流 20 A。某日突然發現運行電流上升至 35 A，并且呈現上升趨勢，油井有卡井跡象，針對該油井近年出砂狀況進行分析，砂柱可達88 m。采用高壓泵車進行洗井作業，作業完成后，運行電流 18 A，每天產液量 65 t，每天產油量 1.3 t，含水率 99%，恢復正常狀態。定期對油井進行洗井作業，可以有效避免由于出砂造成的螺桿泵故障。

　　3.2 加強地面管理、監測運行數據

　　螺桿泵啟動運行前，必須要對每個零部位進行仔細檢查，查看安裝是否牢靠，檢查電機性能，運行方向必須符合設計要求，保證抽油桿處于上扣狀態。檢查減速裝置，正常運行時沒有有異常響聲。箱體的運行溫度應<;50 ℃，檢查是否有滲漏現象。檢查油面高度，油品變質應及時更換。檢查剎車裝置，查看剎車系統配件是否完好，當螺桿泵停止運行，上部桿柱在慣性力條件下會產生反轉，如果產生停機，剎車裝置則會將抽油桿抱死，防止出現反轉現象，保證桿柱不會脫扣。

　　科學調整油井的運行參數，保證油井具有合理的沉沒度。螺桿泵井的沉沒度是衡量油井運行情況的重要指標，如果沉沒度太高，油井的產液量會受到直接影響。而沉沒度太低，螺桿泵的吸入情況變差，定子橡膠由于油液量的變少而發熱，問題嚴重會造成定子損壞，螺桿泵的效率會相應降低，如果泵效指標持續下降，定、轉子之間摩擦產生的熱量無法散發，溫度會顯著上升，長期在該工況下運行，螺桿泵會被燒毀。因此螺桿泵運行過程中，必須要控制好沉沒度。

　　還應加大對維護管理人員的培訓力度，掌握螺桿泵的原理和構造，學習地面驅動裝置和電控柜相關知識，常見故障可以及時維修，防止由于操作原因引起的停井。

　　3.3 螺桿泵工況診斷技術

　　(1)電流診斷法。監測電機工作電流值是否正常，例如某油井正常的產液量 80 t/d，產油量 1.4 t/d，含水率 98%，驅動電機運行電流 30 A。某天驅動電機運行電流減少至 10 A，而該電機的額定運行電流 12 A，從運行電流的變化可以判斷出該油井光桿脫落，油井作業時發現直徑 36 mm 的光桿出現了斷裂。

　　(2)憋壓診斷法。對井口回壓閘門進行憋壓，監測油管、套管壓力，根據壓力情況進行分析判斷。如某油井正常油管壓力0.35 MPa，套管壓力 0.25 MPa，某天出現井口油液無法產出問題，對該井口進行憋壓測試，發現油管壓力沒有上升，而且和套壓無法相符，則診斷為抽油桿斷裂，油井作業時發現第 28 根油桿脫扣。

　　4 結束語

　　通過對螺桿泵井進行有效的管理，分析實際運行情況，發現問題并采取相應的解決措施，自 2017 年以來還沒有出現螺桿泵被燒毀的現象，檢泵作業減少 15 次，節省作業費用 105 萬元人民幣，避免更換 6 臺驅動電機，傳輸皮帶 115 副，減少費用支出22 萬元人民幣，原油產量增加 160 t。

　　參考文獻

　　[1] 鄒偉.潛油螺桿泵工作特性分析及在線故障診斷研究[D] .西安：西安石油大學， 2015.

　　[2] 張亞靜.雙螺桿熱油泵常見故障分析及應對策略探討[J] .化工管理， 2015(10)： 151-152.

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