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沥青螺杆泵采油配套工艺技术现状概述与机械密封泄漏对策

  • 发布者:海鸿泵阀

    发布日期:2021-03-19
  • 【一】、沥青螺杆泵采油配套工艺技术现状概述
      沥青螺杆泵采油配套技术是保证油井正常生产、提高油井运转时率和检泵周期、实现有效举升的不可缺少的辅助技术措施。沥青螺杆泵采油不仅适用于在高粘度、高含砂、高油气比的油藏开采,而且对于水驱油藏开发后期高含水油井和聚合物驱等三次采油油井也表现出良好的适应性。随着沥青螺杆泵采油技术应用领域的扩大,其配套技术的研究也得到深入开展。
      1、杆柱配套技术
      在传统沥青螺杆泵杆柱受力计算中,杆柱载荷主要来自五个方面,一是杆柱自重,二是泵进出口压差引起的轴向载荷,三是杆柱在液体中的浮力,四是液体在泵内流动,以及泵内衬套间的摩擦载荷,五是液体在油管内流动造成的摩擦损失。分析表明,由于举升液体在向上运移过程中造成的阻力损失与液体流态和物性有关,油管内液体粘度是与高粘度螺杆泵转速、液体流态有关的函数,而在传统的优化设计模型中举升液体粘度一般为定值。在传统沥青螺杆泵杆柱扭矩计算中,光杆扭矩主要来自五个方面,一是泵举升液体所需扭矩,即驱动扭矩,二是克服杆柱与井液摩擦扭矩,三是克服泵内摩擦阻力所需扭矩,主要由初始过盈所产生的扭矩和高温高压造成热胀和溶胀生产的扭矩,四是克服杆与管及扶正器间的摩擦扭矩(半干摩擦)和惯性扭矩。分析表明,杆柱和井液之间的摩擦扭矩是液体粘度的函数,沥青螺杆泵井液体粘度与液体物性、含水有关,而在传统的优化设计模型中举升液体按牛顿幂律流体处理,一般为定值。实测光杆载荷、扭矩与理论计算存在误差,现场应用中杆柱故障仍时有发生。许军和何艳等在沥青螺杆泵系统优化延长检泵周期技术研究技术总结报告中采用理论与试验研究相结合的方法,针对沥青螺杆泵举升的液体流态,确定液体粘度与沥青螺杆泵转速、原油物性等关系模型,使实测光杆载荷、扭矩与理论计算的误差得到减小。
      2、选井选泵技术
      沥青螺杆泵的选井选泵技术是根据油井的产能、原油物性、油层深度等实际井况来合理选择沥青螺杆泵的泵型、确定泵的工作参数使沥青螺杆泵井达到供排协调,实现高效举升的一项工艺技术。
      选泵方法研究存在以下不足:①沥青螺杆泵举升生产优化设计方法中,没有考虑采出液在抽油杆和油管构成的环空中螺旋流的沿程阻力损失,致使设计与实际出现偏差;②缺少完整的沥青螺杆泵工作特性理论的支持,无法准确给出沥青螺杆泵自身的流出特性;③选井选泵的方法还只是仅仅局限在以满足油井排液的需要,实现供排协调的单因素优化设计。应该开展以实现油井供采协调为目标,追求沥青螺杆泵采油系统长寿命高效率的沥青螺杆泵采油井生产优化技术研究。
      3、工况分析与故障诊断技术
      工况分析与故障诊断技术是利用沥青螺杆泵采油井生产的动静态数据,分析和判断沥青螺杆泵采油系统工作状态的一项实用技术。对于沥青螺杆泵井工况分析与故障诊断技术的研究有以下不足:①对沥青螺杆泵井各类故障的定量判别标准尚未确定,诊断符合率较低;②对沥青螺杆泵工作特性认识不足,工况分析与故障诊断模型尚未完善,所以给工况分析和故障诊断带来困难;③用于工况分析与故障诊断的测试仪器操作复杂,不利于推广应用;④测试仪器的配套分析软件尚未成型。
      【二】、双螺杆泵机械密封泄漏解决对策
      1、机械密封的选型
      机械密封的选型非常重要,主要考虑以下几个方面:密封的工作参数、密封的介质性质、密封的安装空间和密封的工作条件等。
      (1)根据高粘度螺杆泵的工作介质的性质、压力、温度、转子的转速等具体条件选择摩擦副材料。
      (2)选型时重点考虑辅助密封圈的选型。结合本站外输油品特性,主要选择耐酸性腐蚀的高性能密封圈。
      (3)通过对比发现,氟橡胶在腐蚀性介质中具有耐高温、耐酸碱特性。根据本站输送油品为重质高含蜡、高含硫化氢原油的特点,按照《耐腐蚀机械密封材料选用表》的要求,建议选择单端面型摩擦副,补偿环和非补偿环材质分别选用反应烧结氮化硅和镍基碳化钨(或者都选用镍基碳化钨),密封圈选择弹性材料氟橡胶,弹簧和结构件选择铬镍铝钢。这样的组合方式能使机械密封发挥佳的作用。
      2、机械密封的安装要求
      沥青螺杆泵在装配机械密封时,弹簧压缩量一定要按规定进行,不允许有过大或过小的现象,压缩量过大会增加端面比压,摩擦热量过多,造成密封面热变形和加速端面磨损;压缩量过小,动、静环端面比压不足,则不能密封。辅助密封与轴的过盈量应适中,在保证径向密封的同时,动环装配后保证能在轴上灵活移动,静环和动环的密封端面与辅助密封圈接触的端面平行度按GB/T1184的7级精度考虑。
      静环和动环与辅助密封圈接触部位的表面粗糙度值不大于5μm,外圆或内孔尺寸公差为h8或H8。静环密封端面与静环辅助密封圈接触的外圆的垂直度,动环密封端面与动环辅助密封圈接触的内孔的垂直度均按GB/T1184的7级精度设计。安装机械密封部位轴的径向跳动公差不大于0.06mm,轴向窜动量不大于0.3mm,表面粗糙度不大于3.2μm。
      3、其他方面
      操作人员应严格执行操作规程,避免出现因操作不当造成的机械事故,并定期对泵进行检测。目前,通过测振仪每月定期对泵的振动进行一次测试,发现问题及时解决。将此作为QC项目,通过开展活动,长期对机械密封存在的问题进行分析评价,关注机械密封的发展,寻找更加安全可靠的机械密封。

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