专利名称：一种螺杆泵井泵况的电参数检测方法
技术领域：
本发明涉及一种对设备是否良好进行检测的方法，尤其是涉及一种对应用于采油领域的螺杆泵的泵况是否良好进行检测的检测方法。
背景技术：
目前普遍采用的螺杆泵泵况检测方法有扭矩法、轴向力法和电流法，但是这几种方法都存在一些缺点。扭矩、轴向力法的缺点是首先进行扭矩、轴向力测试时需要启停机，劳动强度大，影响产量，同时又增加杆断脱几率；其次是增加了工人的劳动强度；再次是测试仪的传感器需要定期标定，这对普遍缺乏标定手段的国内油田来说是一个难以逾越的障碍。电流法主要受装机功率制约三相异步电机与变压器不同，它空载时的电流就达到额定电流的30-40％，在负载开始增加时，电流变化并不大，而是功率因数发生变化，有功功率增加，无功功率下降，因此在“大马拉小车”情况下，与空载时相比电流变化不大，因此只凭电流参数是不能完全、准确地反映螺杆泵泵况的变化。另外，扭矩、轴向力与电流法泵况检测标准，掌握起来比较困难，增加了螺杆泵井的技术管理难度。
发明内容
为了解决现有螺杆泵井泵况检测技术中存在的操作复杂、需要停机进行以及操作人员不易掌握等诸多问题，本发明提供了一种新的检测方法，该种螺杆泵井泵况的电参数检测方法与原有的扭矩、轴向力法和电流法相比，具有操作简单、不停机、易于掌握等优点。
本发明的技术方案是该种螺杆泵井泵况的电参数检测方法，由下列步骤组成①建立螺杆泵泵况正常时的标准参数数据库，做为异常时对比依据，标准参数包括螺杆泵电动机有功功率、产液量、动液面，通常可以取螺杆泵刚刚投产时测得的上述数据为标准数据；②每月对螺杆泵电动机有功功率进行一次测试，然后与标准参数数据库中的数据进行对比，当有功功率变化范围在增加10％到减少30％之间时，认为泵况正常；超过这一范围，认为泵况异常；③对通过步骤2得出泵况异常结果的井重新测量螺杆泵电动机有功功率以及产液量、动液面三种数据，并人工旋转光杆，观察光杆反弹力的大小；④将通过步骤3得出的测量数据结合人工转光杆力、光杆反弹力按照下列分类得出检测结果螺杆泵电动机有功功率下降幅度大于50％、产液量下降幅度大于80％、动液面上升、人工转光杆力较小、光杆反弹力较弱，则泵况检测结果为抽油杆断脱；螺杆泵电动机有功功率下降幅度大于45％、产液量下降幅度大于80％、动液面上升、人工转光杆力大、光杆反弹力强，则泵况检测结果为油管断脱；螺杆泵电动机有功功率下降幅度在20％-50％之间、产液量下降幅度在30％-90％之间、动液面上升、人工转光杆力大、光杆反弹力强，则泵况检测结果为管漏失；螺杆泵电动机有功功率下降幅度在20％-80％之间、产液量下降幅度在30％-90％之间、动液面上升、人工转光杆力大、光杆反弹力强，则泵况检测结果为泵漏失；螺杆泵电动机有功功率上升幅度在10％-20％之间、产液量下降幅度在10％-20％之间、动液面上升、人工转光杆力大、光杆反弹力强，则泵况检测结果为结蜡；螺杆泵电动机有功功率下降幅度大于30％、产液量下降幅度大于75％、动液面上升、人工转光杆力中等强度、光杆反弹力中等强度，则泵况检测结果为液少。
本发明具有如下有益效果由于采取上述方案后，可以在不停机的情况下完成对螺杆泵的泵况检测，由此解决了原有扭矩法、轴向力法和电流法中存在的缺陷，因此具有操作简单、不停机、易于掌握等优点。
具体实施例方式下面对本发明作进一步说明
首先说明在理论上对以电参数法检测螺杆泵井泵况的可行性研究。
螺杆泵电动机运行损耗分为固定损耗和可变损耗。前者包括铁损耗和机械损耗等，在空载到额定负载运行期间，这部分损耗变化很小，可以看成不变的空载损耗ΔP0；后者包括定、转子铜损耗及杂散损耗等，这部分损耗随负载变化而变化，与负载率β的平方成正比。
ΔPr＝β2ΔPr′ (1)式中ΔPr′---额定负载时可变损耗；ΔPr′=(PNηN-PN)-ΔP0---(2)]]>式中ηN---电动机额定效率(电动机的额定技术数据)。
---额定负载时的总损耗，kW。
某一负载下的P2与额定负载下的PN之比，即是电动机的负载率β，可用下式表示β=P2PN=P1-ΣΔPPNηN-ΣΔP′≈P1-ΔP0PNηN-ΔP0---(3)]]>式中 ---额定工况时电动机输入电功率，kW；∑P′---额定工况时电动机各种损耗之和，kW。
P2＝P1-∑ΔP＝P1-ΔP0-ΔPr(4)将(3-1-1)、(3-1-2)、(3-1-3)代入式(3-1-4)有P2＝P1-ΔP0-β2ΔPr′ (5)P2=P1-ΔP0-[P1-ΔP0PNηN-ΔP0]2[(1ηN-1)PN-ΔP0]---(6)]]>上式中，第一项P1为输入电功率(有用功率)，第二项ΔP0为不变损耗(空载有用功率)，第三项为可变损耗(与P2对应)。
电机的轴扭矩与轴功率、转速的关系为
P2＝M·n (7)由于三相鼠笼式异步电机的转差率变化很小，n可以近似用额定转速值。这样就可以由测试得到的有功功率值得到电机的轴扭矩。
螺杆泵井的光杆扭矩与光杆的功率关系式如下PG=MG·nG9550---(8)]]>PG＝kP2＝k·M·n (9)k——电机皮带传动和减速箱的传动效率，％；PG——螺杆泵井的光杆功率，kW；MG——螺杆泵井扭矩，N.m；nG——螺杆泵光杆转数，r/min；M——电机的轴扭矩，N.m；n——电机转速，r/min；P2——某一工况下的电机轴功率，kW；P1——电机输入电功率(有用功率)，kW；ΔP0——电机空载功率，kW；ηN——电动机额定效率，％；PN——电机额定功率，kW；β——电动机的负载率，％；从(8)可以看出，螺杆泵井的光杆功率PG与螺杆泵井的光杆扭矩MG呈线性关系。因为对于某一口螺杆泵井而言，转速nG是一定的，所以(8)式可以写成PG=MG·nG9550=KMG]]>上式是标准的过原点的直线方程，即螺杆泵井光杆功率与光杆扭矩呈线性关系。又因为螺杆泵井电机输出的轴扭矩经皮带传动、减速箱减速后，由方卡子传给抽油杆，带动抽油杆转动实现举升采油，螺杆泵的光杆功率PG等于电机的输出轴功率与皮带及减速箱的效率之积。因此螺杆泵井的扭矩变化可以直接反映在光杆功率上PG上，间接的反映在电机输出轴功率P2和有功功率P1上。通过上述分析有功功率与光杆扭矩呈现性关系。综上所述，利用电参数诊断螺杆泵井泵况理论上是可行的。
下面，详细陈述本发明中所描述的对泵况的电参数检测方法的具体步骤。
该种螺杆泵井泵况的电参数检测方法，由下列步骤组成①建立螺杆泵泵况正常时的标准参数数据库，做为异常时对比依据，标准参数包括螺杆泵电动机有功功率、产液量、动液面，通常可以取螺杆泵刚刚投产时测得的上述数据为标准数据；②每月对螺杆泵电动机有功功率进行一次测试，然后与标准参数数据库中的螺杆泵电动机有功功率进行对比，当有功功率变化范围在增加10％到减少30％之间时，认为泵况正常；超过这一范围，认为泵况异常；③对通过步骤2得出泵况异常结果的井重新测量螺杆泵电动机有功功率以及产液量、动液面三种数据，并人工旋转光杆，观察光杆反弹力的大小；④将通过步骤3得出的测量数据结合人工转光杆力、光杆反弹力按照下列分类得出检测结果螺杆泵电动机有功功率下降幅度大于50％、产液量下降幅度大于80％、动液面上升、人工转光杆力较小、光杆反弹力较弱，则泵况检测结果为抽油杆断脱；螺杆泵电动机有功功率下降幅度大于45％、产液量下降幅度大于80％、动液面上升、人工转光杆力大、光杆反弹力强，则泵况检测结果为油管断脱；螺杆泵电动机有功功率下降幅度在20％-50％之间、产液量下降幅度在30％-90％之间、动液面上升、人工转光杆力大、光杆反弹力强，则泵况检测结果为管漏失；
螺杆泵电动机有功功率下降幅度在20％-80％之间、产液量下降幅度在30％-90％之间、动液面上升、人工转光杆力大、光杆反弹力强，则泵况检测结果为泵漏失；螺杆泵电动机有功功率上升幅度在10％-20％之间、产液量下降幅度在10％-20％之间、动液面上升、人工转光杆力大、光杆反弹力强，则泵况检测结果为结蜡；螺杆泵电动机有功功率下降幅度大于30％、产液量下降幅度大于75％、动液面下降、人工转光杆力中等强度、光杆反弹力中等强度，则泵况检测结果为液少。
本发明中所描述的检测方法是在电参数诊断螺杆泵井泵况理论上可行的基础上，通过一系列试验数据归纳总结后得出的，具体实验数据如下杆断脱井诊断30口井，从表3看出，有功功率下降最低14％，最高89％，平均下降幅度72％；杆断脱井产液量下降幅度最低73％，最高100％，平均下降幅度91％；液面上升幅度除正常时液面在井口井外，最低为20％，最高100％，平均上升幅度77％；断脱部位最浅为第1#杆断，最下部为转子断。诊断30口井，符合27口井，符合率90％，不符合的3口井，有功功率下降幅度未达到50％。与2004年诊断的15口井结合，确定杆断脱诊断标准为有功功率下降幅度50％以上，产液量下降幅度80％以上，动液面上升幅度30％以上。
(1)杆断脱井情况表3 杆断脱井情况表
(2)管断脱井情况管断脱共测试对比6口井。从测试数据看，有功功率下降幅度最低为12％，最高为88％，平均下降幅度66％；液量下降幅度最低为79％，最高为100％，平均下降幅度88％；液面上升幅度最低为64％，最高为100％，平均上升幅度88％，诊断6口井，符合5口井，符合率83％。与2004年诊断的3口井结合，确定管断脱井诊断标准为有功功率下降幅度45％以上，产液量下降幅度80％以上，动液面上升幅度30％以上。
表4管断脱井情况表
(3)管漏失井情况管漏失井诊断18口井，从测试数据看，产液量下降幅度最低12.2％，最高100％，平均下降幅度88％；动液面下降幅度最低3％，最高100％，平均74％；有功功率下降幅度最低9.1％，最高74％，平均下降48％。漏失部位最浅19#管，最深98#管。与2004年诊断的7口管漏失井结合，确定管漏失标准为有功功率下降幅度大于20％，小于50％，产液量下降幅度大于30％，小于90％，动液面上升幅度10％以上。诊断18口井，符合16口井，符合率89％。
表5管漏失井情况
(4)泵漏失井情况泵漏失井测试6口。从表6看，有功功率下降幅度最低12.6％，最高79.7％，平均51.3％；液量下降幅度最低27.6％，最高100％，平均79.2％；液面上升幅度最低20％，最高100％，平均上升幅度48％。诊断6口井，符合6口，符合率100％。与2004年6口泵漏失井结合，确定泵漏失井诊断断标为有功功率下降幅度大于20％，小于80％；产液量下降幅度大于30％，小于90％，动液面上升幅度20％以上。
表6 泵漏失井情况表
(5)结蜡井情况选取北一区合理热洗周期制定试验井19口，进行了结蜡前后各参数对比，从表7看出，结蜡井有功功率上升最低0.78％，最高79.1％，平均上升10.6％；产液量下降幅度最低为4％，最高40％，平均下降12％；动液面上升幅度最低2％，最高22％，平均上升19％；对比诊断19口井，符合18口，符合率95％。
表7 结蜡井对比情况
(6)液少井情况液少井诊断一口北1-331-P36，该井正常时产液13吨，动液面54.9米，有功功率4.27kw，2005年3月以后产液量逐渐减少，动液面下降，有功功率下降，憋泵正常，经初步诊断为供液不足，后经套管灌水得到验证。该井液量下降幅度38％，动液面下降幅度44％，有功功率下降幅度18％。
表8液少井情况
以上的实验数据是在大庆油田得出的，它们既是得出本发明的数据基础，又验证了本发明的有效。
权利要求
1.一种螺杆泵井泵况的电参数检测方法，其特征在于该方法由下列步骤组成①建立螺杆泵泵况正常时的标准参数数据库，做为异常时对比依据，标准参数包括螺杆泵电动机有功功率、产液量、动液面，通常可以取螺杆泵刚刚投产时测得的上述数据为标准数据；②每月对螺杆泵电动机有功功率进行一次测试，然后与标准参数数据库中的数据进行对比，当有功功率变化范围在增加10％到减少30％之间时，认为泵况正常；超过这一范围，认为泵况异常；③对通过步骤2得出泵况异常结果的井重新测量螺杆泵电动机有功功率以及产液量、动液面三种数据，并人工旋转光杆，观察光杆反弹力的大小；④将通过步骤3得出的测量数据结合人工转光杆力、光杆反弹力按照下列分类得出检测结果螺杆泵电动机有功功率下降幅度大于50％、产液量下降幅度大于80％、动液面上升、人工转光杆力较小、光杆反弹力较弱，则泵况检测结果为抽油杆断脱；螺杆泵电动机有功功率下降幅度大于45％、产液量下降幅度大于80％、动液面上升、人工转光杆力大、光杆反弹力强，则泵况检测结果为油管断脱；螺杆泵电动机有功功率下降幅度在20％-50％之间、产液量下降幅度在30％-90％之间、动液面上升、人工转光杆力大、光杆反弹力强，则泵况检测结果为管漏失；螺杆泵电动机有功功率下降幅度在20％-80％之间、产液量下降幅度在30％-90％之间、动液面上升、人工转光杆力大、光杆反弹力强，则泵况检测结果为泵漏失；螺杆泵电动机有功功率上升幅度在10％-20％之间、产液量下降幅度在10％-20％之间、动液面上升、人工转光杆力大、光杆反弹力强，则泵况检测结果为结蜡；螺杆泵电动机有功功率下降幅度大于30％、产液量下降幅度大于75％、动液面上升、人工转光杆力中等强度、光杆反弹力中等强度，则泵况检测结果为液少。
全文摘要
一种对应用于采油领域的螺杆泵的泵况是否良好进行检测的检测方法。主要解决现有螺杆泵井泵况检测技术中存在的操作复杂、需要停机进行以及操作人员不易掌握等诸多问题。其特征在于首先建立螺杆泵泵况正常时的标准数据库，标准数据库包括有功功率、产液量、动液面等数据，然后，定期对螺杆泵进行一次有功功率测试，然后与标准数据库中的标准数据进行对比，当有功功率变化范围在10％－30％之间时，认为泵况正常；超过这一范围，认为泵况异常，对泵况异常的井需重新核实电参数、产量、液面等数据，人工旋转光杆，观察光杆反弹力的大小，最后根据电参数诊断标准表，确定泵况异常原因。具有操作简单、不停机、易于掌握等优点。
文档编号F04B51/00GK1851268SQ20061008739
公开日2006年10月25日 申请日期2006年6月13日 优先权日2006年6月13日
发明者王研, 张淑敏, 胥宏峰, 宋旭东, 徐明龙 申请人:大庆油田有限责任公司