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沥青螺杆泵井机械磨损原因同国内测试技术进展

  • 发布者:海鸿泵阀

    发布日期:2021-04-03
  • (一)、高粘度螺杆泵井机械磨损原因
      据现场调查发现在有磨损产生的高粘度螺杆泵井中,机械磨损是使杆管失效的主要原因。偏磨所产生的危害是使杆管因为磨损而失效,甚至断裂,这主要是由机械作用而产生的。了解机械磨损产生的原因,对于治理偏磨起着至关重要的作用。
      1、井身结构引起的偏磨
      由于井身结构不垂直,导致油管在井筒内发生偏移,而油管内的抽油杆在重力作用下趋于垂直,致使管杆接触磨损。影响抽油杆或油管磨损的井况因素有井斜角、套管损坏和变形。
      ①并斜角。对于常规直井来说,井斜角小于3°为合格。在钻井过程中,虽经过多次纠偏,但井底的实际位置仍和靶心有一定距离。即使直井也并不能做到与地面绝对垂直,存在井斜角,抽油杆也如此。因此,造成了杆管之间的偏磨。随着井斜角增大,油管与抽油杆弯曲会更严重,杆管偏磨也逐步加剧。
      ②套管损坏和变形。套管不同程度地损坏和变形,更使井下旋转抽油杆处在恶劣环境内,在工作中随时都可能造成抽油杆磨断或扭断等事故。
      2、封隔器、油管锚坐封造成油管弯曲,发生杆管偏磨
      封隔器是油井进行多层位开采时所使用的工具,为了使封隔器能够较好的工作需要一定的坐封力。随着坐封力的增大,封隔器上端油管的下段就会因为油管上端的压力产生失稳弯曲,从而导致抽油杆在高速旋转运动时,与油管相互摩擦,造成抽油杆与弯曲油管的磨损。并且坐封力越大,油管弯曲程度越大,杆管偏磨也就越严重。
      油管锚是用来锚定油管的工具,为了防止抽油杆在高速旋转运动时与油管发生碰撞。油管锚在坐封时同样需要一定的坐封重力。而坐封重力将导致油管弯曲,坐封重力越大,油管弯曲越严重,使得抽油杆与油管接触而发生偏磨。
      3、质量偏心
      不锈钢螺杆泵杆柱在高速旋转时,抽油杆为均质量的细长杆柱。由于杆柱质量偏心和惯性力的作用,使细长的杆柱不可能保持竖直状态,而会产生侧向位移。一方面,这些侧向位移在旋曲作用下将引起离心力,进一步加剧侧向位移的产生;另一方面,杆柱在弹性作用下将产生恢复力,减少侧向位移的产生。当离心力大于恢复力时,抽油杆柱的侧向位移将会逐步增大,导致杆柱与油管壁接触,使得杆管发生偏磨。若没有油管柱约束,抽油杆柱将丧失承载能力。
      4、含水率高
      原油含水率低时,杆与管的摩擦面能够形成良好的油润滑;而含水率高时,2个摩擦面处于水润滑状态,摩擦系数增大,增加了2个表面的摩擦阻力,从而加快表面磨损,加剧油井的杆管偏磨。
      (二)、国内沥青螺杆泵工况测试技术进展
      1982年,由美国Kois&Myers公司作为一种举升工艺配套技术率先提出,该技术产生于沥青螺杆泵举升工艺配套技术发展初期,衍生于抽油机井测试技术,具有相当长的历史,应用广。测试方式属于直接测试方法,测试参数包括油井产液量、动液面深度、油(套)管压力和驱动电机电流,通过建立在不同工况下各参数的对应变化关系,判断油井正常、管漏、油管(杆)断脱和工作参数异常等工况,方法简单、直观,利用量液管、液面回声仪、压力表和钳型电流计等一次仪表便能完成全部测试工作,但较易受人为因素干扰。由于经常关闭井口阀门进行鳖压测试,对操作安全会带来不利影响。
      2、电参数测试技术
      该技术自19世纪30年代沥青螺杆泵诞生之日起就已经存在了,是基于抽油机井能耗分析的一种比较成熟的测试技术,测试参数主要包括三相电流、工作电压、输入(出)电功率和功率因数等,通过监测电功率的有功分量与无功分量的变化规律,揭示油井生产系统在不同丁况下的负载与能耗的对应关系。由于测试部位位于电控箱内,测试数据的采集、存储和传输比较容易,适合长期监测与远程监控,应用前景可观。
      3、光杆载荷刚试技术
      该技术产生于1980年末期,成熟于沥青螺杆泵杆管环空流条件下杆柱动力学理论研究比较完善时期,近年在国内发展很快。通过实时采集井口光杆传感器的扭矩、轴向力和转速参数,经过数模转化传输给测试主机进行油井工况测试。为强化仪器的综合测试功能,采用系统集成方法,把电参数、井温、油套压及动液面等测试单元以模块组合的方式整合为一体。扭矩、轴向力测试精度达到0.5级,光杆转速精度接近l级。由于测试系统供电普遍使用机载充电电池,无法保证测试系统长期连续监测。
      4、机械振动测试技术
      该技术早始于20世纪70年代初期大型汽轮发电机组的测试,20世纪90年代末期应用于沥青螺杆泵举升领域,处于现场小规模应用阶段。通过采集油并不同采样点机械振动信号,分析信号频谱的时域、频域,去除噪声信号干扰并建立油井在不同工况下的特征频谱,能够迅速、真实、全面地反映机械设备运行工况。通过井下传感器测量井筒温度、流量、油(套)管压力等参数,电磁发生装置定期产生机械振动信号,并由下人地层的信号接收装置采集经过数模转化传输给测试主机,实现对油井工况的连续监测。

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