螺杆泵工况诊断方法及发展现状

随着地面驱动螺杆泵生产系统在我国油田的应用，油田生产过程中出现了越来越多的故障，造成故障的原因很多，除人为因素外，螺杆泵生产技术理论不完善是其主要来源，但由于螺杆泵生产设备时间相对较短，很难在较短的时间内设备出完整的故障诊断系统。因此，建立地面螺杆泵生产系统故障诊断的初步方法，不仅可以解决油田的生产问题，而且为今后的研究提供了数据。

有杆泵油井可以用指示牌图进行诊断，但螺杆泵井的诊断方法与有杆抽油泵井的诊断方法不同，因为没有指示图。

目前流行的诊断技术有两种：一是用诊断方法分析存在的问题；二是分析螺杆泵出现问题时可能暴露的现象。

1.利用诊断技术判断油井故障

随着螺杆泵应用规模的扩大和时间的延长，诊断方法将越来越多，技术水平也会越来越高。目前，有以下几种诊断方法：

(1)现行方法诊断

(2)保持泵法的诊断

(3)扭矩法诊断

(4)液体体积变化法诊断。

油井的液体产量是一种非常直观的现场数据。每天使用它和每天使用它是更加准确和优良的，因此使用它作为分析的基础更加现实。

实践证明，综合运用这些方法，相互学习，可以取得较好的效果，从而准确、方便地诊断螺杆泵的工作状态，节省损失，取得较好的经济效益。

2.诊断油井故障的问题假设方法

为了系统地研究螺杆泵的诊断技术，在出现问题的情况下，分析了螺杆泵井可能出现的现象。如果油井现象与假设现象相同，则假设是正确的；如果假设中所需的数据不完整，可以根据要求特别实施。

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根据对螺杆泵生产系统抽油杆柱故障的统计分析，可分为以下三类。

抽油杆断裂是常见的失效形式之一，螺杆泵抽油杆柱断裂的主要原因如下：

主要结果如下：(1)抽油杆柱外径小，抽油杆工作系数偏低。这是因为螺杆泵抽油杆柱的应力变形状态与往复式抽油杆柱的应力变形状态不同，一方面受轴向应力的影响，而且还受扭转剪应力的影响；另一方面，抽油杆柱高速旋转，如果抽油杆偏心或井间偏斜作用，则会引起横向失稳运动，必然导致较大的横向力和附加弯矩。从目前工程中使用的抽油杆柱的设计方法来看，现有的方法只能考虑静载部分，而不能考虑动载荷，即只能进行静强度评定，而不能进行动强度评定。

(2)杆体在制造过程或使用过程中出现缺陷，使杆体工作应力明显增大，导致抽油杆承载能力下降，如果抽油杆存在初始缺陷，在高速旋转运动和腐蚀介质的作用下，缺陷会速度适宜膨胀，导致杆体承载能力急剧下降。

(3)井下异常现象导致抽油杆柱过载，但螺杆泵系统过载保护不理想，如螺杆泵夹紧泵、局部井段生产蜡塞或砂卡、电流保护装置效果不佳等。这些异常现象，一方面使抽油杆柱不能转动，产生过大的扭矩；另一方面，由于部分堵塞限制了抽油杆柱的轴向运动，不稳定的抽油杆柱旋转运动必然导致轴向载荷过大，这些轴向载荷和扭矩过载，无法及时获得过载保护装置的优良，可能导致抽油杆柱断裂。