螺杆泵抽油井工况诊断方法综述
聚驱螺杆泵泵况问题判断方法

聚驱螺杆泵泵况问题判断方法摘要:介绍了聚驱螺杆泵的结构、工作原理和特点,并阐述其判断漏失的方法,通过对电流、液量、液面变化及井口憋压测试压降法、试注法、等方法,判断聚驱螺杆泵况问题。
由于聚驱井低含水,单管集油等特性,用以往水驱螺杆泵问题井诊断方法不能准确判断泵况问题,因而摸索适合于聚驱螺杆泵问题诊断方法,对今后注聚后螺杆泵井的管理,奠定基础。
关键词:螺杆泵;原理;漏失A1组聚驱新螺杆泵采用采用2口井单管串接深埋集油流程,单井无热洗流程,热洗清防蜡目前只能采用车洗配合井口加药,产液量采用软件功图法计量,因不具备热洗流程及功图法计量不准确等问题,给油井问题诊断带来极大困难。
A条带A1组聚驱从2011年1月13日开始投产,到8月底共螺杆泵井48口。
目前正常生产井44口,单井平均日产液41.1t/d,日产油1.7t/d。
从投产到目前螺杆井问题井发生率占螺杆泵井35.4%,因而摸索螺杆泵井问题井诊断方法,为今后A1组聚驱全部注聚,机采井管理准确分析泵况异常提供重要依据。
一、螺杆泵采油工艺螺杆泵作为一种油田采输工艺技术,是一种行之有效的采输手段,广泛应用于采油生产,而且被广泛应用于油田地面油气集输系统。
这一切均取决于其对于输送介质物性有着优越的适应性,尤其是对于气液混合物的输送,能很好的解决普通容积泵所面临的气蚀、气锁及砂卡问题,达到很高的效率。
1.1结构及工作原理螺杆泵采油装置是由井下螺杆泵和地面驱动装置两部分组成。
二者由加强级抽油杆作为绕轴,把井口驱动装置的动力通过抽油杆的旋转运动传递到井下,从而驱动螺杆泵的转子工作。
螺杆泵的结构见图1。
井下螺杆泵是由一个单头转子和一个双头定子组成,在两件之间形成一个密闭的空腔,当转子在定子内转动时,这些空腔轴向由吸入端向排出端方向运动,密封腔在排出端消失,同时在吸入端形成新的密封腔,其中被吸入的液体也随着运动由吸入端被推挤到排出端。
最终这些封闭腔随定子旋转,从泵入口向出口方向移动,并将液体由进口端推向出口端,排入到管线,举升到地面。
探讨螺杆泵井工况监控诊断技术与应用

探讨螺杆泵井工况监控诊断技术与应用摘要: 螺杆泵的特点是流量平稳、压力脉动小、有自吸能力、噪声低、效率高、寿命长、工作可靠;而其突出的优点是输送介质时不形成涡流、对介质的粘性不敏感,可输送高粘度介质。
随着油田开采技术的发展,螺杆泵采油技术在油井举升中得到了广泛应用,并取得巨大的经济效益。
螺杆泵机自动测控程度低,是致使一些螺杆泵井工况不合理,调整不及时导致系统效率偏低,管理不及时导致故障率偏高的主要原因之一。
因此,采用工况诊断技术提高螺杆泵井管理水平,是实现油井稳定高产的有效手段。
关键词: 螺杆泵;工况诊断;完善提高前言螺杆泵采油系统作为一种重要的机械采油工艺,具有占地少、投资小、能耗低、噪音低、易管理、出液平稳等优点,在油田生产中应用越来越广泛。
螺杆泵是容积式转子泵,它是依靠由螺杆和衬套形成的密封腔的容积变化来吸入和排出液体的。
螺杆泵按螺杆数目分为单螺杆泵、双、三和五螺杆泵。
螺杆泵的特点是流量平稳、压力脉动小、有自吸能力、噪声低、效率高、寿命长、工作可靠;而其突出的优点是输送介质时不形成涡流、对介质的粘性不敏感,可输送高粘度介质。
随着油田开采技术的发展,螺杆泵采油技术在油井举升中得到了广泛应用,并取得巨大的经济效益。
采油厂从开始应用螺杆泵以来,现场应用方面仍存在一些亟待解决的问题,如杆断脱、泵漏失、管柱漏失、定子溶胀、工作参数偏差等。
目前无法完全了解螺杆泵井下运转情况,只能根据油井生产情况进行判断,不利于油井的管理和对螺杆泵运转的监测。
国内螺杆泵井机采井自动测控程度低,是致使一些螺杆泵井工况不合理,调整不及时导致系统效率偏低,管理不及时导致故障率偏高的主要原因之一。
因此,提高螺杆泵井测控水平是实现油井稳定高产的主要配套技术之一。
研究螺杆泵采油工况诊断技术,对于提高螺杆泵采油的技术管理水平具有重要意义。
1螺杆泵的工作原理主要应用的是地面驱动单螺杆泵采油系统(以下简称螺杆泵采油系统)。
电控部分:包括电控箱和电缆;地面驱动部分:包括减速箱和驱动电机、井口动密封、支撑架、方卡等;井下部分:驱动杆、螺杆泵定子、转子;配套工具部分:包括专用井口、光杆、杆扶正器、管扶正器、锚定器等。
螺杆泵井采油系统工况诊断方法综述

加强对螺杆泵生产系统工况诊断研究 ,对提高螺杆泵井科
学 管理 水 平有 着 关键 的作 用 。它 可 以促 进 油井 生产 管 理者 对 油井
系统 的认识 ,全面监测螺杆泵井的井下工作状 态 ,及早发现故
障 ,分析 故 障原 因 ,并 通过 对 螺杆 泵 井参 数 的调整 避 免 事故 的发 生 ,使得 螺杆 泵 安全 、可靠 ,提 出了一种光杆受力法工况诊断技术 ,并且研制 了光杆受力测试系统 ,并在研究受力测试书记与螺杆泵井工况关
系 的基 础 上 ,对 典型 的 一些 工况 诊 断方 法进 行 了分 析 ,编 制 了 相
应 的工 况 诊 断软 件 。
个采油系统的受力变化 ,不容易判断故障原因 。 ( 2) 液量变化法诊断油井故障。油井产液量是需要天天量 取的 ,它是现场上较为直观的资料 ,但仅仅根据产液 隋况并不能
一
它不仅在高粘 、高含砂 、高气油比原油开采中具有独特的优
定 的困 难 。
势,而且在普通油藏及水驱油藏后期开采阶段也表现 出很好的适
应性 。但 是 ,随着 油 田的 不断 开发 ,井深 的 不断 增加 ,且 由于 实 际情 况 的 限制 ,工 作 人员 只是 对 设备 进行 常 规 的定 期检 查 ,无 法 直接 了解 井 下 螺杆 泵 的工 作情 况 。很 多 时候 设 备的 故 障隐 患不 能
( 1 )电流法诊断油井故障 。在油井的生产过程中 ,电机的 电流升高 、降低或者波动都可以反映出井的工作状态。诊断时,
只需 测试 驱动 电动机 的 电流 变化 即 可 。但 是 ,测量 电流反 应 了整
2 0 0 3 年 ,石 油 大 学 的 王海 文 等 人 通 过 对 螺 杆 泵 采 油 系 统 光
螺杆泵井测试诊断技术-

可发生在结蜡点以上位置)。
Q 1440 q n 10 6
式中: Q——螺杆泵理论排量,m3/d; q——螺杆泵每转排量,ml/r; n——转子转速,r/min。
应用实例
电机输出轴扭矩与时间变化关系曲线
29
应用实例
由测试曲线可以看出,电机的输入电流、功率、轴功率和轴 转矩在启动过程中没有正常测试曲线中的启动峰,结合该井不出 液的现状,判断该井为泵压头不足,为漏失故障,后经作业证实 该诊断结论正确。
30
应用实例
2)扭矩、轴向力法诊断 胜利油田9-2-704井,正常生产一段时间后,突然不出液,经现场测试扭矩、 轴向力,如图所示。
螺杆泵转子在定子内转动,定子受到一个反向扭矩的作用。它的大小不仅取
决于泵本身,同时与原油物性有关。如果原油粘度高、含蜡高,反扭矩大,螺杆 泵下部锚定工具不灵或没有锚定,在反扭矩作用下,使定子上部油管卸扣,造成 油管脱落。 (2)油管脱落特征 油管脱落后,油井没产量;电机运转电流小:停机光杆不反转;抽油杆下放 探不到底。
存在压差,当压差大于泵定、转子过盈配合密封能够承受的压差,则产生“击穿”
18
螺杆泵井故障分析
3 卡泵 (1)卡泵的原因
卡泵的原因很多,任何导致转子旋转阻力过大的原因均可能造成卡泵。
定转子的静摩擦力和动摩擦力增加,加大了螺杆泵的启动和工作扭矩。 螺杆泵每个腔室相互并不连通,泵转子在运转过程中,不同腔室内的液体压 力由于油管内液体的作用逐渐增加;同时因定、转子是窄面接触,所以每个腔室 的液压力表现为静吸附力。螺杆泵启动时,转子必须克服静摩擦力又要克服吸附 力。 螺杆泵停机过长。启机时,转子的启动扭矩因静摩擦力和静吸附力所产生的
螺杆泵抽油杆柱工况诊断与断脱失效分析

据 油井 产量及 泵 的工况 点所 在特性 曲线 图上 的位置
和 泵 的 特 性 参 数 , 断 泵 与 油 层 匹 配 状 况 及 泵 工 况 判 较 差 的 原 因 。 1 9 年 , 金 榜 等 设 计 了 以 工 况 测 99 崔
试 和 回放诊 断为 主 的 2步 工 作 步骤 , 即先 采 集存 储
矩 和承 受载荷 的作 用 。 因此 , 卡 子 与驱 动 头 的驱 方
动 轴 连 接 处 是 测 取 光 杆 受 力 的 最 佳 位 置 。在 方 卡 子
a 电 流 法 即 通 过 测 试 驱 动 电 机 的 电 流 变 化 ) 来 诊 断泵工作 状况 。
b 扭 矩 法 对 光 杆 进 行 扭 矩 测Байду номын сангаас试 , 光 杆 工 ) 以
了解 螺杆泵 井 的转 速 、 扭矩 和载荷 等参 数 , 过与理 通
收 稿 日 期 :0 0 0 8 2 1 — 3 2
作 者 简 介 : 丽 英 ( 9 7 ) 女 , 北 迁 安人 , 程 师 , 要 从 事 设 备 节 能 管 理 工 作 。 陈 16 一 , 河 工 主
第3 9卷
来 诊 断 泵 的工 况 。
单 螺杆 泵 的诊断分 析 。诊断 系统 主要 由专用 的光杆 载 荷 、 矩 和转速 测 试 传 感器 、 号 传 输装 置 、 据 扭 信 数 采集 和转换 装置 、 据 采 集软 件 和 螺 杆泵 采 油 系统 数 优 化 软件等 组成 , 用 光 杆 因受 扭 转 力 和轴 向拉力 利 而发 生扭转 和拉 伸变 形 , 采 集 到 的 变形 信 号转 换 将 成 能够 被计 算机 采用 的数 字 信 号 , 现井 下 单 螺杆 实
螺杆泵井泵况诊断

浅析螺杆泵井泵况诊断[摘要]随着螺杆泵井在油田的广泛应用,全面科学地判断螺杆泵井下故障成为必要技术,但是对螺杆泵井异常的判断,尤其是漏失井的判断是一个比较困难,也比较复杂的问题。
综合运用电流法、量油法、测试动液面法、蹩压法诊断螺杆泵井泵况,对指导螺杆泵现场生产有着重要意义。
[关键词]螺杆泵泵况诊断中图分类号:te933.3 文献标识码:a 文章编号:1009-914x (2013)05-0028-02一、问题的提出螺杆泵井作为一种机械采油设备,它具有其它抽油设备所不能代替的优越性,如:它适用于稠油、含砂、高含气井的开采,它体积小、安装方便、无污染、能耗低等是它易于推广的重要特征,螺杆泵目前已在全油田普及,单一运用一种方法,判断螺杆泵泵况异常原因比较困难,综合运用电流法、量油法、测试动液面法、蹩压法诊断螺杆泵井泵况,能比较准确的判断出异常原因,对螺杆泵现场生产有着重要的指导意义。
二、螺杆泵工作原理螺杆泵采油系统组成主要由驱动装置、井口装置、井下螺杆泵以及中间抽油杆、油管组成。
工作时,由地面驱动设备带动抽油杆柱旋转,连接于抽油杆底端的螺杆泵转子随之一起转动,井液从螺杆泵下部吸入,由上端排出,并从油管流出井口再通过地面管线输送至计量问。
螺杆泵是靠空腔排液,由于定子比转子多一条螺旋线,所以在转子与定子间形成一个个互不连通的封闭腔室,当转子在定子中旋转时,封闭空腔沿轴线方向由吸入端均匀地挤到排出端,同时,又在吸入端重新形成新的低压空腔将原油吸入,这样封闭空腔随着转子的放置而不断变换位置,并呈现周期性的重复出现,且转子沿着自己轴线旋转的同时又平行于定子轴线并绕定子轴线沿着一定半径的圆周滚动,从而将井内的流体由底部密封腔逐级推向顶部密封腔,并且逐级提高压力,从而把杆管环空中的流体连续不断地举升到地面。
三、螺杆泵泵况诊断方法电流法:通过测试驱动电机电流变化来诊断螺杆泵的泵况。
量油法:通过量油得知液量变化,根据液量变化来诊断螺杆泵的泵况。
八面河油田螺杆泵抽油井工况分析

八面河油田螺杆泵抽油井工况分析摘要】八面河油田油井地处渤海滩涂,目前有各类螺杆泵抽油井36口,螺杆泵抽油井的日常管理成为采油管理的重点工作之一。
如何更好的对该类举升工艺存在的问题进行系统的分析,提高管理水平。
为此,我们对油田螺杆泵躺井、低效的原因进行了诸多方面的分析。
力图建立起适合我油田螺杆泵井生产的工况分类标准,便于系统分析、分类治理,以求满足我油田的螺杆泵管理水平的需要。
【主题词】螺杆泵定子故障断脱目前全厂有地面驱动螺杆泵抽油井29口,占总井数的16.02%,占全厂螺杆泵总井数的36.71%,开井22口,占全厂螺杆泵开井数的34.92%。
螺杆泵举升工艺在厂里主要应用于高粘稠油、供液相对较差的油井,日液279吨、日油75吨、平均含水73%。
目前螺杆泵井的生产工况诊断主要依靠产量、动液面和电流等参数进行经验分析,一些专用的光杆扭矩、轴向力载荷测量装置的应用还未普及,系统诊断的理论研究比较缺乏,主要存在以下几个问题:一、缺少对系统工况的明确定义;二、缺少对系统工况的定量描述;三、缺乏对举升系统的整体评价;因此急需建立螺杆泵井系统诊断模型,运用系统诊断软件对螺杆泵井运行工况进行分析。
1 螺杆泵井生产工况分析常用数据和资料螺杆泵抽油井生产工况分析同抽油机生产分析类似,也需要一些必须的数据资料。
常用的分析资料如下:日常生产数据资料:日产液量、日产油量、含水、气油比、回压、套压、井口温度等;产出液物性资料:含砂量、含蜡量、凝固点;管柱等资料:管柱图、工作制度、泵效、泵挂深度、动液面、沉没度(流压)、静液面(静压);日常管理资料:电流、转速、(扭矩)、(轴向力)、作业监督描述资料;井组相关资料:对应的注水井配注量、实际注水量、调配动态变化等数据资料。
2 螺杆泵井生产工况分类目前,螺杆泵井日常生产工况分析最直接的常用参数有6个,即:产液量、动液面、工作电流、转速、扭矩和轴向力。
其中:产液量代表了生产参数;动液面则是表征产液量和地层供液关系的参数;电流、转速、扭矩和轴向力则是抽油设备的工作参数。
螺杆泵采油系统故障诊断

螺杆泵采油系统故障诊断摘要:本文探讨了螺杆泵采油系统结构原理,螺杆泵的优点,螺杆泵采油的故障诊断,螺杆泵采油井常见故障有抽油杆断脱、油管漏脱、泵失效、蜡堵、砂堵等,经过实践摸索,总结出电流法,憋压法诊断办法,为该技术的日益完善发展提供了广阔的应用前景。
关键词:螺杆泵结构原理优点故障诊断地面驱动井下螺杆泵,这一新的采油设备,近几年来在国内外众多油田上得到了广泛应用,并为油田的原油开采发挥了重要作用。
经过不断改进、完善,现已形成系列产品,它广泛用于低粘度原油生产,又适用于稠油、高凝固点油、高含蜡油、高含砂油及高含气油的开采,是对常规抽油机的有效补充,可帮助油田将死井变活井,大有取代多年不变的笨重抽油机的趋势。
一、结构原理螺杆泵采油系统主要由井下螺杆泵和地面驱动装置两部分组成,二者由加强级抽油杆作为挠轴连接,把井口动力通过抽油杆的旋转运动传递到井下,驱动泵工作。
井下螺杆泵是一种旋转式容积泵,它的主要工作零件是一个旋转的转子和固定的定子。
转子是由高强度钢精加工后表面镀硬铬而成的螺杆,是螺杆泵中唯一的旋转部件;定子是一个具有双头或多头螺旋线的弹性衬套,互相配合的转子和定子形成了互不想通的密封腔。
当转子在定子内偏心转动时,转子和定子之间形成了一系列沿轴向由泵的吸入端向排出端逐渐推进的密封空腔,介质在空腔内也被连续地由吸入端推向排出端。
基本组成见图1图1 地面驱动螺杆泵采油系统示意图二、螺杆泵的优点1.对油井液体使用范围广。
可抽高粘油、高含蜡油及高含砂油。
井液比重:0.825~1.078 井液粘度:≤8000mpa.S含水量:≤100% 含沙量:≤5%2.适用于气含量较高的井液。
3.适用于含气、液、多相介质的井液。
4.不发生气锁,均匀连续吸液和排液,溶解气不易析出,没有阀件,不出现气锁和堵塞的故障。
5.泵效高,运动部件少,无阀件和复杂流道,水力损失小,泵效可达75%。
6.输入流量均匀,易于调节流量,地面驱动装置转速可调。
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常范 围 ,但仍 高 于杆 柱在 采 出液 中的重量 。如 图 4所示 。
3 有 功功 率时 序 波形 图 法
该 方 法 的主 要 诊 断 信号 是 有 功 功率 ,利 用 有功 功 率 时序 曲线波形 与工 况 的对 应 关系 来诊 断油 井工 况 _ 3 l 。下面
一
致 ,只是 有 功 功率 值 下 降 。油 管 漏 失特 点 :泵 有 用 功
泵有 功扭 胶 后 另
率 下 降 ;功 率 曲 线无 次 峰 值 。 油 管 漏 失特 征 曲线 如 图 5
所示 。
定转子之间发生不规则摩擦 ,光杆扭矩会出现不规则波
4 1 方 法 原 理 .
=
+
() 3
人工 神经 网络 中使 用最广 泛 的是 B P网络 。其基 本思 想 是通 过 网络 输 出误差 的 反 向传播 ,不 断调 整 和修 改 网 络 的连接权值 和 阈值 , 而使 网络误差 达到 最小 。 学 习 从 其 过程 包括 前 向计 算和 误差反 向传 播 2个过程 。B P算法 权 值 修正公 式 可 以统 一 ,如 公 式 ( )所 示 。 1
— —
5结 论 本文 通过 详 细调研 得 出如 下结 论 。
从公 式 () 式 ()中可看 出标 准的 B 算 法 ,其 1、公 2 P 权 值 和 阈值 的修 正是 沿着 误 差性 能 函数 梯度 的反方 向进 行 的 ,收敛 速度慢 , 在局 部极值 。经过 比较分析 ,采用 存 增 加 了动 量 因子 和 自适应 调 整学 习率 相 结合 的算 法 取代 传统的 B P算法 ,效果 更 好 。
用诊断油管漏失工况的例子来具体说明该方法的应用。 油管漏失时 ,由于杆柱承受的载荷下降 ,有功功率
图 5 管 漏 失有功 功 率 曲线波 形 图
2 l ・3巾同 01 0 油车化 I 7 ¨ 1 :5
i
● 闷 卜油程未 闷 工技 石 I ・ j 譬
4 人工神 经 网络模 糊诊 断法
型。
+1= )
一
) +叩
() 1
() 2
l 0 l 1
式中: ——神经元的连接权 ; ——网络 , 7
学 习率 ; — —单 元 i o 的输 出; — — 单元 j 的 输人总 和 ; — —总 的误差 性 能函数 ;
误 差 修 正值 。
图 6 神经 网络 结构 向量 图
图 2 正 常工 况 的扭矩 、轴 向力 曲线
F. 05 6
F 3 0
.
驱 动螺 杆 泵 油 井 抽 油杆 断 脱 的最 明显 的 特 征参 数 是 Mo - 3 轴 向载 荷 ,它 小于 或者 等 M, 于 抽油 杆在液 体 中的重量 , 即轴 向力 曲 线位 于 载 荷 下 限的下方 ( 图 3 扭 矩和 见 ) 轴 向力仍 为 平 稳 直 线 ,但
工况下对应的有功功率的微观波形图。
( )人工神 经 网络模糊 诊断法 实用 性和 准确性 较强 , 2 但需 要一 定量 的故 障样 本数 据作 为基 础 ,要 求 操作 者 的
专业 知识 水平 较高 。
4 2 1样 本模式 的选取 ..
螺杆泵井工况状态复杂 , 故障形式多种多样 , 各种故
式 中 : 一 输入层 节点数 ; 一 输 出层节 点数 ; a为
1 0之 间 的常数 。 ~1
神 经 网络结 构 向量 图如 图 6所 示 。将 各工 况类 型 的 典 型 目标输 出结 果 列 出 ,将 待检 验 的测 试井 的 输 出结果 与 典型 目标 输 出结 果对 比 ,即 可判 定螺 杆泵 井 的工 况类
4. 基 于 B 2 P网络 的螺杆 泵 井工 况诊 断的应 用
( )扭矩 轴 向力 阈值 法 和有 功功 率 时序 波 形 图法 都 1 可 以实 时诊 断 , 且使用 方便 ;但前者 不可 以实时 区分泵漏
失与油管漏失 , 抽油杆断脱与油管断脱工况的差别, 后者
需要开展 更深 入的研 究 , 确定 定子脱 胶 , 子熔 涨等其他 定
本栏 目合 办单位 :中国石油大学 ( 北京 )北 京雅丹石油技术 开发有限公 司
2. 各 种 工 况 类 型 的 2
扭矩 ,轴 向 力标 准 图版
MI
F
F 6 05
.
油 孟定断 例M 杆脱 子 为 o 断和 享脱
油杆 说 明情 况 。 2 2 1正 常生 产工 况 M0 .. 3 油 井 生 产 过 程 中 ,工 Ml
F, .
图 3 杆 断脱 时 的扭 矩 、轴 向力 曲线
由于缺少了井下泵的工作 Mm
a x
Fa m) 【 F 65 o
.
正工 围 需缺一 常 善力 s 誓 范,向 轴 作
少 了 液压 力 对 转 子 产 生 的 轴 向力 , 因此 也 小 于 正常 M 0 - 3 范 围 , 据断 脱部 位 , 根 杆柱 M,
F. 0 3
. 一
曰.
自重产 生的轴 向力不 同 ,
据 此 可 计 算 出杆 柱 断 脱 深
度。
图 4 定 子脱 胶 时的 扭矩 、轴 向力 曲线
2 2 3 定子 脱胶 .. 定 子脱 胶是 由于 定 子粘接 强 度不 够造 成 的。 脱胶 时 ,
下 降 ,而抽 油 杆和 泵 正 常 , 因此 曲线形 状 与正 常 时基 本
F_ O 3
F, ' . F
作 扭 矩 和轴 向力 为 平 稳 直 线 ,且 光 杆 扭 矩 值 和 轴 向 力 在 正常 范 围 内 ,则 油 井 为正 常生 产 。如 图 2 所示 。 2 22 抽油 杆 断脱 .. M 一
杆 断脱 后 ,反 映地 面 Mo5 I 6
Fa mx
障形 式都 有相 应 的故 障特 征 ,但各 个 特征量 对 工 况状 态 变 化 的敏 感程 度 不 同 。通 常先 选用 前 面所 述 的某 几个 参