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螺杆泵制造工艺发展方向及螺杆泵井腐蚀磨损分析

时间:2020-07-21 16:01 作者:东森泵业

螺杆泵制造工艺发展方向及螺杆泵井腐蚀磨损分析
  [一]、螺杆泵制造工艺发展方向
  目前,影响螺杆泵应用的关键问题还是螺杆泵的自身技术,所以一直致力于螺杆泵的技术,在现有橡胶基础上合理设计,改变使用性能;同时,开发新胶种,并探索新型螺杆泵。
  (1)等壁厚定子三螺杆泵。定子内腔橡胶的均匀勃接,大大改变了常规螺杆泵的性能,橡胶溶胀、热胀均匀,扭矩小,提高了散热效率,单级压差增大,可以缩短泵的长度,减小扭矩和功率,目前,高原公司在等壁厚定子螺杆泵的开发上已经取得突破性进展。
  (2)插人式螺杆泵。插入式螺杆泵在含水低、大套管中实现了不提管柱检泵的目的,降低了检泵费用,换泵方便。
  (3)新型橡胶。橡胶是螺杆泵的关键,橡胶配方的种类决定了应用效果,现在耐高温、耐砂的橡胶已经进入矿场试验。
  (4)金属定子螺杆泵。金属定子对高温井、配套电潜螺杆泵实现斜井小泵高转速、大排量,是一个值得探讨的课题。
  (5)双螺杆泵。双螺杆金属螺杆泵耐高温,能实现高转速、大排量,对砂的容让性高,对现有橡胶螺杆泵是非常好的补充。
  随着螺杆泵泵塑的系列化和配套技术的日趋完善,在聚合物驱井、大排量井、出砂井及斜井中的应用均见到了良好效果,被各开发单位广泛接受,使用规模逐渐扩大,并且螺杆泵采油工艺系统效率较高,符合油田节能增效的指导方针,是油田高含水后期选的举升设备之一;如果能够进一步完善相关的配套工艺技术,充分发挥螺杆泵的优点,提高泵的整体使用性能,延长泵的使用寿命,螺杆泵举升工艺一定会有很好的推广应用前景。
  [二]、螺杆泵井腐蚀磨损分析
  1、腐蚀磨损的内容
  腐蚀磨损失效是指在摩擦过程中,杆管与周围介质发生了化学或电化学作用,这种作用加剧了材料的磨损。其特征是化学腐蚀和机械磨损同时存在并互相促进。机械磨损可以除去杆管表面的可缓腐蚀产物,把新的金属暴露在介质中,从而促进了磨损面的腐蚀。
  2、腐蚀磨损的原因
  腐蚀磨损是双螺杆泵采油系统中杆管磨损的另外一种磨损形式,这种形式主要体现在油田的开发后期。随着我国东部油田的不断深入开发,混合液中的含水量大大地增加,直到现在含水达到90%以上,含水量的增加也带来了其他介质的物性变化,下面列举目前已经存在的一些腐蚀磨损。
  (1)综合含水的影响
  随着含水的不断增加,油井产出液的化学性质也在发生变化。当含水比例达到一定程度后,油井产出液由油包水转换为水包油,在此产出液中工作的抽油杆、油管的外壁就失去了油液的保护作用,摩擦的润滑剂由原油变为产出水,产出水直接接触金属,产生化学腐蚀。另外,由于杆管本身原来就存在磨损的情况,又失去原油的润滑作用,使得油管内壁和抽油杆磨损速度加快,磨损严重。
  (2)腐蚀介质的影响
  随着我国东部油田的多年开发,在含水量大量增加的同时,时也出现了其他化学物质含量过高的特点,即矿化度、Cl-、H多等含量过高。产出液中这些化学物质的大量增加,导致了抽油杆和油管等金属物质发生化学腐蚀的速度大大增加,然后导致了抽油杆以及油管的腐蚀失效。腐蚀和偏磨可以互相促进,当杆管磨损以后,就加快了腐蚀的速度,而杆管被腐蚀后,其强度降低,磨损的速度也会加快固。
  (3)缝隙腐蚀和冲蚀明显
  由于产出液含水较高及产出液的强腐蚀性,使杆管螺纹联接处产生缝隙腐蚀;另外,由于产出液对油管公螺纹外缘的冲刷作用,再加上产出液的强腐蚀性,发生冲蚀,易使油管公螺纹老化。油管螺纹联接处处在偏磨腐蚀、缝隙腐蚀和冲蚀的综合作用下,易使该处产生油管断脱、刺漏。
  (4)管、杆等的材料耐腐蚀性能较差
  由于油井的产出液具有强腐蚀性,而所用的油管耐腐蚀性能达不到要求,油管表层涂料的强度和耐腐蚀性较差,再加上已经存在的偏磨,因此,油管腐蚀、磨损严重,甚至穿孔和磨蚀成裂缝。腐蚀疲劳的特点:在介质作用下,材料疲劳强度显著降低。
  3、腐蚀磨损的形式
  腐蚀磨损主要有以下几种形式:
  (1)间隙腐蚀
  抽油杆与油管之间的有缝隙的地方都会发生缝隙腐蚀。缝隙腐蚀是由于缝隙内外的宏观电池造成的。杆管在有氧的产出液中会发生有氧腐蚀,即铁的阳极溶解反应和阴极还原反应。
  缝隙中的氧很快就消耗掉了,由于氧的扩散很难,因此在缝隙中的反应停止,而缝隙外的反应仍在进行,缝隙内的阳极溶解出的电子移到缝隙外被氧消耗,这样就形成了缝隙内外相连表面间的宏观电池。从而导致缝隙内金属离子过剩,而缝隙外过剩阴离子如Cl-就不断向缝隙内移动,造成氯化铁浓度增加而在缝隙中水解。这样缝隙内的pH值就会达到很低,2~3。所以缝隙里就有了很高的腐蚀速度。缝隙腐蚀产生的蚀坑会造成密封不良,便将导致疲劳寿命下降。
  (2)点蚀
  杆、管经酸洗或机械除锈后,经常能发现表面有大量的蚀坑。点蚀的主要起源是钢材表面的缺陷如位错、晶界、疏松、夹杂物等。在点蚀的起始阶段,由于产出液中的H+以及阳极溶解的金属离子水解的H+使得蚀孔中的pH值降低,加快了金属的溶解。蚀孔上覆盖有腐蚀产物使蚀孔内金属离子浓度增加,为了达到电荷平衡,阴离子如Cl-就会向孔内聚集。与缝隙腐蚀相似的发生水解,降低pH值从而加快了腐蚀。按环境分,杆管腐蚀可分为硫化氢腐蚀、溶解氧腐蚀等。
  (3)硫酸盐还原菌等腐蚀
  许多油井发生硫酸盐还原菌腐蚀是由于水淹和注水的缘故。硫酸盐还原菌是厌氧微生物,它不是直接地腐蚀金属,而是在还原水中的硫酸盐时产生硫化氢,引起硫化氢腐蚀,其产物是黑色的硫化铁,其中有大量的硫酸盐还原菌。

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