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                                螺桿泵制造工藝發展方向及螺桿泵井腐蝕磨損分析

                                時間:2020-07-21 16:01 作者:東森泵業

                                螺桿泵制造工藝發展方向及螺桿泵井腐蝕磨損分析
                                  [一]、螺桿泵制造工藝發展方向
                                  目前,影響螺桿泵應用的關鍵問題還是螺桿泵的自身技術,所以一直致力于螺桿泵的技術,在現有橡膠基礎上合理設計,改變使用性能;同時,新膠種,并探索新型螺桿泵。
                                  (1)等壁厚定子三螺桿泵。定子內腔橡膠的均勻勃接,改變了常規螺桿泵的性能,橡膠溶脹、熱脹均勻,扭矩小,提高了散熱效率,單級壓差增大,可以縮短泵的長度,減小扭矩和功率,目前,高原公司在等壁厚定子螺桿泵的上已經取得突破性進展。
                                  (2)插人式螺桿泵。插入式螺桿泵在含水低、大套管中實現了不提管柱檢泵的目的,降低了檢泵費用,換泵方便。
                                  (3)新型橡膠。橡膠是螺桿泵的關鍵,橡膠配方的種類決定了應用效果,現在、耐砂的橡膠已經進入礦場試驗。
                                  (4)金屬定子螺桿泵。金屬定子對高溫井、配套電潛螺桿泵實現斜井小泵高轉速、大排量,是一個值得探討的課題。
                                  (5)雙螺桿泵。雙螺桿金屬螺桿泵,能實現高轉速、大排量,對砂的容讓性高,對現有橡膠螺桿泵是非常好的補充。
                                  隨著螺桿泵泵塑的系列化和配套技術的日趨完善,在聚合物驅井、大排量井、出砂井及斜井中的應用均見到了良好效果,被各單位廣泛接受,使用規模逐漸擴大,并且螺桿泵采油工藝系統效率較高,符合油田節能增效的指導方針,是油田高含水后期選的舉升設備之一;如果能夠進一步完善相關的配套工藝技術,充分發揮螺桿泵的優點,提高泵的整體使用性能,延長泵的使用壽命,螺桿泵舉升工藝會有很好的推廣應用前景。
                                  [二]、螺桿泵井腐蝕磨損分析
                                  1、腐蝕磨損的內容
                                  腐蝕磨損失效是指在摩擦過程中,桿管與周圍介質發生了化學或電化學作用,這種作用加劇了材料的磨損。其特征是化學腐蝕和機械磨損同時存在并互相。機械磨損可以除去桿管表面的可緩腐蝕產物,把新的金屬暴露在介質中,從而了磨損面的腐蝕。
                                  2、腐蝕磨損的原因
                                  腐蝕磨損是雙螺桿泵采油系統中桿管磨損的另外一種磨損形式,這種形式主要體現在油田的后期。隨著我國東部油田的不斷深入,混合液中的含水量地增加,直到現在含水達到90%以上,含水量的增加也帶來了其他介質的物性變化,下面列舉目前已經存在的一些腐蝕磨損。
                                  (1)綜合含水的影響
                                  隨著含水的不斷增加,油井產出液的化學性質也在發生變化。當含水比例達到程度后,油井產出液由油包水轉換為水包油,在此產出液中工作的抽油桿、油管的外壁就失去了油液的保護作用,摩擦的潤滑劑由原油變為產出水,產出水直接接觸金屬,產生化學腐蝕。另外,由于桿管本身原來就存在磨損的情況,又失去原油的潤滑作用,使得油管內壁和抽油桿磨損速度加快,磨損嚴重。
                                  (2)腐蝕介質的影響
                                  隨著我國東部油田的,在含水量大量增加的同時,時也出現了其他化學物質含量過高的特點,即礦化度、Cl-、H多等含量過高。產出液中這些化學物質的大量增加,導致了抽油桿和油管等金屬物質發生化學腐蝕的速度增加,然后導致了抽油桿以及油管的腐蝕失效。腐蝕和偏磨可以互相,當桿管磨損以后,就加快了腐蝕的速度,而桿管被腐蝕后,其強度降低,磨損的速度也會加快固。
                                  (3)縫隙腐蝕和沖蝕明顯
                                  由于產出液含水較高及產出液的強腐蝕性,使桿管螺紋聯接處產生縫隙腐蝕;另外,由于產出液對油管公螺紋外緣的沖刷作用,再加上產出液的強腐蝕性,發生沖蝕,易使油管公螺紋老化。油管螺紋聯接處處在偏磨腐蝕、縫隙腐蝕和沖蝕的綜合作用下,易使該處產生油管斷脫、刺漏。
                                  (4)管、桿等的材料性能較差
                                  由于油井的產出液具有強腐蝕性,而所用的油管性能達不到要求,油管表層涂料的強度和性較差,再加上已經存在的偏磨,因此,油管腐蝕、磨損嚴重,甚至穿孔和磨蝕成裂縫。腐蝕疲勞的特點:在介質作用下,材料疲勞強度顯著降低。
                                  3、腐蝕磨損的形式
                                  腐蝕磨損主要有以下幾種形式:
                                  (1)間隙腐蝕
                                  抽油桿與油管之間的有縫隙的地方都會發生縫隙腐蝕??p隙腐蝕是由于縫隙內外的宏觀電池造成的。桿管在有氧的產出液中會發生有氧腐蝕,即鐵的陽極溶解反應和陰極還原反應。
                                  縫隙中的氧很快就消耗掉了,由于氧的擴散很難,因此在縫隙中的反應停止,而縫隙外的反應仍在進行,縫隙內的陽極溶解出的電子移到縫隙外被氧消耗,這樣就形成了縫隙內外相連表面間的宏觀電池。從而導致縫隙內金屬離子過剩,而縫隙外過剩陰離子如Cl-就不斷向縫隙內移動,造成氯化鐵濃度增加而在縫隙中水解。這樣縫隙內的pH值就會達到很低,2~3。所以縫隙里就有了很高的腐蝕速度??p隙腐蝕產生的蝕坑會造成密封不良,便將導致疲勞壽命下降。
                                  (2)點蝕
                                  桿、管經酸洗或機械除銹后,經常能發現表面有大量的蝕坑。點蝕的主要起源是鋼材表面的缺陷如位錯、晶界、疏松、夾雜物等。在點蝕的起始階段,由于產出液中的H+以及陽極溶解的金屬離子水解的H+使得蝕孔中的pH值降低,加快了金屬的溶解。蝕孔上覆蓋有腐蝕產物使蝕孔內金屬離子濃度增加,為了達到電荷平衡,陰離子如Cl-就會向孔內聚集。與縫隙腐蝕相似的發生水解,降低pH值從而加快了腐蝕。按環境分,桿管腐蝕可分為硫化氫腐蝕、溶解氧腐蝕等。
                                  (3)硫酸鹽還原菌等腐蝕
                                  許多油井發生硫酸鹽還原菌腐蝕是由于水淹和注水的緣故。硫酸鹽還原菌是厭氧微生物,它不是直接地腐蝕金屬,而是在還原水中的硫酸鹽時產生硫化氫,引起硫化氫腐蝕,其產物是黑色的硫化鐵,其中有大量的硫酸鹽還原菌。

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