孙成元

大庆油田采油一厂

2013年大庆油田萨中开发区螺杆泵开井达到1 516口，偏磨342井次，偏磨比例22.56%，偏磨问题已经成为螺杆泵井维护性作业成本增加的主要因素。

目前治理偏磨的主要措施是全井加装扶正器，安装扶正器虽然可以使偏心距造成的位移激励向上传递速度减缓，但不能消除转子偏心旋转对抽油杆的影响。

萨中开发区应用的采油螺杆泵均为传统式螺杆泵，该泵包括泵转子和泵定子两部分。泵转子与转子上连接的抽油杆的运动规律一致，由于转子的行星运动会引起抽油杆底部的运动，因此这种运动相当于给抽油杆施加了一个位移激励，而这种位移激励的持续性会使抽油杆柱产生变形[1]。为了消除转子运动对抽油杆变形的影响，需要改变抽油杆与转子之间的连接方式，为此开展了螺杆泵防脱居中器的研究与应用。

1 室内研究

为了确定偏心距对杆管偏磨的影响程度，采用瞬态动力学有限元方法模拟泵深950 m、转速100 r/min、全井安装扶正器的理想垂直井，对抽油杆工作状态进行了力学分析，得到不同位置的杆管间的接触力[2]。

为了对比不同偏心距对杆管偏磨的影响，分别采用6、8.5 mm两种偏心距进行模拟。当偏心距为6 mm时，0~900 m位置的平均接触力为15 N，900~950 m位置的平均接触力为23 N；当偏心距为8.5 mm时，0~900 m位置的平均接触力为18 N，900~950 m位置的平均接触力为34 N。从室内模拟可以看出，偏心距造成螺杆泵底部偏磨大于上部，且偏心距越大，抽油杆与油管接触力越大。

2 结构

螺杆泵防脱居中器是将泵转子与抽油杆的固定连接改为铰接，转子与抽油杆之间只传递绕竖直方向的旋转运动，通过改变抽油杆与转子之间的连接方式消除了转子运动对抽油杆变形的影响，从而改善杆管的偏磨状况。

螺杆泵防脱居中器由居中导向和防脱两部分组成。居中导向部分由导向轴、导向盖、导向外套组成，导向轴采用圆弧连接，实现周向360°旋转，圆弧上连接处的上端有一定的缝隙空间，实现4°的轴向摆动，起居中导向作用。在中间部分圆弧下端采用方形与两端连接，传递扭矩。

防脱部分由防脱外套、防脱端盖、抗扭轴、平键等组成，当楔块正转时正常传递扭矩，反转时释放扭矩，可以起到防脱作用。

螺杆泵防脱居中器是由40CrNiMo、35CrMnSi、H13、40Cr合金钢材料制作而成，其性能指标见表1。

表1 螺杆泵防脱居中器性能指标

3 结语

螺杆泵防脱居中器适用于单螺杆式地面驱动螺杆泵井，在萨中开发区选取作业前底部偏磨的20口螺杆泵井进行试验。截至目前，因维护性作业起出6口井，起出后螺杆泵底部均未发生偏磨现象，平均运转周期达到623天，检泵周期与安装前对比延长了121天。与同区块、生产状态相近但未安装防脱居中器的螺杆泵井进行对比可知，安装防脱居中器后可延长检泵周期81天，偏磨比例下降了11.13个百分点。

目前螺杆泵井检泵周期为550天，在一个检泵周期内投入的产出比为1∶5。

通过改变螺杆泵转子与抽油杆的连接方式可以实现抽油杆居中，同时又可以防脱，有效地解决了螺杆泵底部偏磨问题。

[1]于冬梅．大排量螺杆泵采油技术存在的问题及对策[J]．油气田地面工程，2010，29（3）：1-2.

[2]邹龙庆，魏丽，祝娟．基于转子动力学方法研究螺杆泵抽油杆柱扶正器的布置[J]．石油矿场机械，2009，38（8）：58-61.