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GB／T 21411.1-2014 石油天然气工业 人工举升用螺杆泵系统 第1部分：泵.pdf

检测报告应包括在检测和泵鉴定（见7.3 收集到的信息和并况描述。基于检测结果 指出在特定使用条件下泵能否重新使用 如果确认了主要的失效项.用典型螺杆泵失效术语进

K.2.4等级3检测——失效调查

DA／T 66-2017标准下载K.2.4.1目的和启动

等级3检测的目的是收集额外的信息以帮助完成全面的失效调查。这些检测通常由供应商或制造 商启动.对用户认为提前失效的泵做相应认证。但是用户也可以启动调查，以了解更多使用中的失效 情况

K.2.4.2检测地点

这项检测通常在供应商或制造商的制造厂或服务中心进行。这项检测需要专业检测设备 术人员，而这些条件当地服务中心往往不具备

K.2.4.3检测内容

等级3检测宜包括以下内容： 等级1和等级2检测的所有内容： 参照K.3.9进行详细的转子检测； 参照K.3.8进行详细的定子检测； 参照K.3.10进行失效原因分析

等级3检测宜包括以下内容： 等级1和等级2检测的所有内容； 参照K.3.9进行详细的转子检测； 参照K.3.8进行详细的定子检测； 参照K.3.10进行失效原因分析

失效调查报告应包括检测中收集到的所有信息。失效调查报告应是一份书面的总结（包括解释关 键损伤特征的图片）。除了评估检测中收集到的信息外，报告应综合评价导致失效原因。包括对泵历史 和制造质量控制记录的检查。 报告应包括调查后的总结，含下列内容： 主要失效项和描述：

失效原因（和任何诱发因素）

K.3.2~K.3.10中描述的相关信息应包括在检测

K.3.2安装和工作条件

K.3.2中要求信息包括确定泵的安装地点，并且描述泵从井口拔出前大概的工作条 用于追踪泵的使用寿命和工况，以确保泵型适合其使用情况。可包括以下信息： a） 油井作业商（公司、部门）和联系人； b) 油田名称和油井编号： C) 泵的供应商或制造商和型号； d) 供应商或制造商接收泵的日期； e) 供应商或制造商的检测日期； f 进行检测人员的姓名； g) 安装和拔出的日期； h) 检泵原因； i) 设备进人性（定子留在井底、定子不能检测、转子被定子抱住、不能检测转子）； i 泵采油开始和结束的日期； k) 泵转速和平均总流量； 1) 泵人口温度； m) 井口油管和套管头压力； n) 生产液面和泵安装深度； 0） 油相对密度（API重度）、芳香烃化合物含量、含水量和生产流体的气油比； P 气体的CO2和H，S含量； q 含砂量

K.3.3转子外观检查

此项检测能够给出转子状况，确定转子是否能重新使用。记录以下信息： a）转子序列号； b） 转子镀层类型（例如镀铬、硼等）： 使用表K.1中的描述项对转子部件的拨出状态进行描述，包括严重程度和观察地点； d）转子使用状况（例如可重新使用或不能再使用）； e）拒收转子使用的标准（如果认为转子不能重新使用）。 按照附录K描述，可通过重镀、修复螺纹、校直等方式修复不能重新使用的转子，以使其恢复正常 力能。按照7.3要求在修复的转子上做出永久标记， 表K.1给出的描述转子损伤的照片在K.4中列出

GB/T 21411.1—2014表K.1转子状态检查结果顶部中部底部转子部分可用不可用描述轻度中度重度轻度中度重度轻度中度重度弯曲主体断裂基材磨损裂纹或热裂点蚀磨损镀层脱色烧损或过热腐蚀划痕或沟接箍损坏断裂焊接裂纹或热裂基材磨损K.3.4定子外部检查此项检查收集信息以描述定子的状态。在某些情况下，只将转子拔出地面，定子则留在井底而不能检查。在这些情况下，检测报告应注明定子被留在了井底，而不是简单地将定子检查栏空着此项检查的结果应作为定子是否能重新使用的建议。可以记录以下信息：a）定子序列号；b）橡胶类型；使用表K.2中的描述项对定子部件的拔出状态进行描述，包括严重程度和观察地点；d)定子使用状况（例如，看上去可重新使用或不能再使用）；e）拒收定子使用的标准（如果认为定子不能重新使用）。如果定子看上去可以重新使用，使用者或采购商可选择执行等级2的检测以证明泵可重新使用。K.3.5定子内部检查该项检查收集信息以描述定子全长内的橡胶状态。该检测可使用内孔表面检查仪或类似工具以对定子橡胶内表面的外观进行检查。工具可以从定子的一端运行到另一端，以完成全部橡胶螺旋表面的检查。在表K.2列出的描述项可用于报告定子的状态。可以将这些描述项添加到定子外部检查收集到的信息中。该项检查应作为建议，判断定子是否适合进行台架试验或不能重新使用（报废）。如果认为定子不能再重新使用，检查报告中也应指出拒收定子的判定标准。70

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表K.2定子状态检查结果

内部检查可能也包括： a）使用内径规或塞规来测量定子内部尺寸： b）收集定子内所有异物（例如砂土、蜡），并根据需要进行分析。

K.3.6辅助设备检查

螺杆泵安装涉及多种辅助设备，比如限位器、防松工具、井下止回阀和气体分离器。这部分设备的 检查结果应作为建议，判断辅助设备是否能重新使用。通过一些小维修（例如重修螺纹、替换配件、喷 漆），辅助设备的功能可能得到恢复并被重新使用。 在检查中可记录以下信息： a 辅助设备类型，制造商和型号； 维护背景，例如检泵原因； C 使用状况，例如可重新使用或不能再使用： 拒收辅助设备使用的标准（如果认为辅助设备不能重新使用）； e）其他观察结果以帮助分析螺杆泵系统失效的深层原因

K.3.8详细的定子检查

应切开一根定子对其进行详细的检查并作为失效原因分析报告的一部分。一般不必对整根定子进 行详细检查，可以从定子顶部、中部和底部切下大约0.5m长作为检查段。如果有其他的证据，比如内 孔表面检查仪检查显示在定子的其他段出现重要问题，可调整检查样品的选取位置。每个样品沿轴向 切开并露出橡胶。可收集以下信息： a 使用表K.2提供的描述项对每段橡胶状态进行描述； b） 描述定子特征及其位置的详细图片； ） 在每个切开的截面处至少测量三次位于切割表面、密封线和椭圆大径上的橡胶硬度（邵氏A）； 这些测量值可与特定橡胶的名义材料参数比较； d）在每个切开截面处至少三个位置，测量最大厚度和最小厚度，以确定橡胶的溶胀程度和定子 壳内密封腔的同轴度；这些测量值应与制造公差比较。 与描述符对应的损坏定子橡胶的照片参见K.5。 详细检查也可包括测量从定子橡胶上所取样品的密度、硬度、粘接强度、拉伸强度和延伸率。针对 特定橡胶和粘接剂，可将这些特性与材料的名义参数进行对比

K.3.9详细的转子检查

详细的转子检查应收集和报告以下信息并作为失效原因分析的一部分： 详细描述转子特征位置的图片； b 在转子的顶部、中部、底部和任何存在转子镀层损伤的部分中，至少对转子的大径和小径进行 三次测量； C） 镀层硬度测量（维氏或努氏硬度）； 如果腐蚀或转子断裂暴露出金属基材，测量金属基材的硬度（洛氏C硬度）； e） 如果转子断裂，应做金相学分析，应包括失效表面的显微照片，显微硬度测量值，腐蚀产品和特 征的分析。 与描述项对应的损坏转子的照片K.4

K.3.10失效原因分析

失效原因分析用来识别导致失效的条件。应使用典型的描述项表述失效原因。从螺杆泵检查报告 中可能不能确定其失效原因。为了确定失效原因，全面分析泵工作历史和制造过程的质量控制文件，可 作为泵检查中所收集信息的补充。除检查报告外，应收集的信息还包括K.3.10.2和K.3.10.3要求的 内容。

K.3.10.2螺杆泵历史

可包括以下内容： a）油井结构和完井结构的简单描述： b）与泵一起运行的其他全部辅助设备：

GB/T21411.1—2014c）泵在井下的工作条件。K.3.10.3螺杆泵质量控制文件转子和定子的制造和质量控制记录可用于检查并认定产品缺陷。这些文件应包括认定出现问题的泵的原材料性质、几何尺寸和制造工艺相对标准制造工艺允许偏差的变动。K.4损坏转子示例图K.2图K.4显示了不同类型的转子损坏。图K.2磨损的转子图K.3裂纹或热裂转子图K.4麻点腐蚀的转子73

GB/T 21411.1—2014K.5损坏定子示例图K.5～K.12显示了不同类型的定子损坏。图K.5起泡的定子图K.6烧损或过热的定子图K.7冲蚀或高压冲刷的定子74

GB/T 21411.1—2014图K.8脱胶的定子图K.9划伤的定子图K.10撕裂或碎块的定子

GB/T 21411.1—2014图K.11定子污染或杂质图K.12定子磨损76

本附录叙述了螺杆泵系统通常包括的辅助设备，参见图1.1和图1..2举例说明。本部分并不涉及 这些辅助设备，

当驱动杆柱和油管柱可能发生磨损时，就要考虑使用减磨装置，如扶正器 在转子和最下部抽油杆柱接箍间，不推荐使用扶正器。 扶正器的使用将增加一此约束，在计算总扬程和系统所需功率时，应要考虑这些因素

制器能监测泵抽空时的状态，并能控制原动机防

流阀用来控制泵内液体的回流，安装在转子限位

变频控制器能方便的调节泵的转速，以使泵适应不同的井况

泄油器用于修井作业中排出油管内液体。当泵入口安装井下止回阀或发生堵塞时使月 油器

杆柱剪切销靠近转子安装，当转子无法从定子中拔出时，其可使抽油杆柱与转子脱开。

气体分离器安装在泵的人口，用于分离游离气体

光杆卡瓦安装在驱动装置上，用于悬挂驱动杆柱，及将扭矩传递给驱动杆柱

固定在驱动装置上的安全装置，可防止驱动装置

L.15实心轴地面驱动装置

驱动装置通过固定的连接机构将动力传递给驱动

L.16空心轴地面驱动装置

空心轴地面驱动装置是通过卡 元将动力传递给驱动杆柱。它为光杆到地面驱动装置提供了一种 式，使驱动杆柱垂直运动时无须拆卸地面驱动装置

L.17 地面驱动剂车

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附录M （资料性附录） 螺杆泵驱动杆柱的选取和使用

本附录主要讨论了地面驱动螺 用抽油杆的技术要求。

螺杆泵系统是一个典型的应用驱动杆柱将能量从地面驱动装置传递给井下螺杆泵的系统。虽然绝 大多数的驱动杆柱都是抽油杆，但其他设备诸如空心抽油杆和连续杆也可能用到， 与螺杆泵配套使用的驱动杆柱承受着扭矩和轴向载荷，在这一点上它并不同于与往复泵的驱动杆 不同之处有： a）螺杆泵驱动杆柱载荷为扭转与轴向的复合载荷。 b 井眼曲率导致弯曲载荷，而杆柱上的弯曲应力循环在几天内可以达到百万次，使疲劳成为 种可能的失效形式。 C 旋紧驱动杆柱连接螺纹很关键。如果连接螺纹的旋紧扭矩小于其承受的扭转载荷，驱动杆柱 会逐渐旋紧连接螺纹，从而损坏驱动杆柱接箍。 d 当驱动杆柱最大外径处发生侧向载荷集中或流体中有磨蚀性固体介质时，由于接箍旋转摩擦 总发生在相同位置，导致驱动杆柱和油管的磨损加速。 e 倒转是由于地面驱动装置停车时油液排回油管导致的。这时会出现一个瞬时反扭矩，有可能 导致驱动杆螺纹松脱。 M.3~M.9中介绍了这些内容

在螺杆泵系统中，驱动杆宜设计为既能承受轴向载荷又可向井下螺杆泵传递扭矩。驱动杆上 置的轴向载荷和扭矩由图M.1中所示的不同分量构成。几个主要的载荷分量施加在泵上面的 上（如泵的水力扭矩和泵的轴向载荷），其他载荷以分布力的形式沿着驱动杆柱分布（如反扭矩和 自重）。绝太多数情况下，驱动杆的轴向载荷和扭矩在地面光杆连接处最大

M.3.4泵的轴向载荷

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泵的轴向载荷是泵的承载面（与定子的横截面有关）的函数，并与通过泵两端的压差成正比。

M.3.5驱动杆柱自重

M.3.6驱动杆柱所受举升力

流动损失会在驱动杆柱上 荷并以举升力的形式分别作用在 杆体

M.4驱动杆柱应力的额定值

驱动杆柱杆体应力可以用冯·来塞斯（VonMises）应力表示（有效应力，。），它是轴向载荷和扭矩 作用下的复合应力。在螺杆泵使用中，这个应力主要表现为扭矩的函数，受轴向载荷影响略小。因为扭 矩作用，该应力一般发生在抽油杆的最薄弱位置（外表面），而抽油杆内部的应力则小得多。该应力以兆 拍为单位，可由式（M.1）计算

16F27.68×10*T de .( M.1 元"d,

M.5驱动杆柱的安全系数和设计系数

在确定驱动杆柱许用工作应力时，两个因子会施加到屈服强度上：设计系数和安全系数。制造商在 驱动杆柱设计时使用设计系数以适应材料性质和制造公差的变化。举例来说，制造商会推荐他们的驱 动杆柱在使用中所受的应力应不超过其材料许用应力的90%。安全系数一般由用户针对使用条件给 定，安全系数的给出将降低驱动杆柱的承载能力，从而导致驱动杆柱公称额定承载能力的降低。安全系 数包括以下几个方面： 腐蚀性环境和磨损环境导致金属的快速磨损； 酸性环境易导致金属的脆性； 井的大斜度增加了泵的弯曲：

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螺纹旋紧规，但是研究表明这种螺纹旋紧标准不能提供足够的螺纹旋紧扭矩。因此，驱动杆柱厂家为螺 干泵应用专门制定了螺纹旋紧位移标准和相应的规。距离，或位移，是以室内试验结果为基础的，意在 使螺纹旋紧扭矩等于或略大于驱动杆柱的额定扭矩。实际的螺纹旋紧扭矩受加工差异、螺纹润滑或接 独面的污染物影响。

M.6.3螺纹旋紧扭矩

驱动杆柱的厂家也可推荐使用扭矩法来安装驱动杆柱。这种方法的前提是确保螺纹旋紧扭矩超过 预期的启动和工作扭矩，这样工作中不会发生螺纹旋紧增量。一般说来，螺纹旋紧扭矩是基于使用动力 钳的液压力来估计的。这就要用机械压力表测量液压力。液压力和应用扭矩之间有直接联系，它取决 于动力钳产品及其型号。 一些动力钳厂家开发了直接测量施加扭矩的系统以减少不确定因素。建议在组装驱动杆柱接箍时 使用低速、大扭矩的动力钳系统。在大扭矩应用场合，如驱动杆柱在额定载荷附近工作，或者驱动杆柱 领繁失效的螺杆泵系统，特别推荐采用扭矩旋紧法。 扭矩旋紧法作为一些新驱动杆柱设计不可分割的部分，常常在一些非常规连接中应用，比如锥形螺 纹或多个扭矩台肩的接箍。如前所述，接箍连接的抗扭强 蔓取决于螺纹和扭矩台肩的静摩擦系数

M.7驱动杆柱和油管磨损

螺杆泵系统中，驱动杆柱和油管的磨损与游梁式泵系统不同，因为驱动杆柱接箍旋转所处的位置相 对油管固定，导致局部出现磨损。另外，螺杆泵常用于含固体颗粒的油藏，从而大大加速了磨损率。 使用带有软的、消耗性材料（例如氨基甲酸乙脂、橡胶）镀层的接箍，或在驱动杆柱接箍间放置几个 扶正器分散驱动杆柱的接触载荷，可以降低磨损率。但使用减摩装置时须谨慎，因为通常会增加生产油 管的压力损失，导致更大的抽油杆张力并增加杆管间的接触载荷。因此，在某些情况下，安装减摩装置 的最终结果是提高了驱动杆柱载荷并相应增加了磨损。 去掉驱动杆柱接头的徽粗部分可以将接触载荷均匀的分配到杆柱的全长上。这个方法可以通过连 读抽油杆、连续油管和内平连接产品来实现。 人工或自动的油管旋转器可用于将磨损分散到生产油管四周，从而延长油管运行寿命。 螺杆泵使用中，由于油管磨损集中在邻近接箍的一个点，操作者可通过逐渐提升或下放驱动杆柱延 长油管寿命，使接箍磨损生产油管的不同位置。在提升或降低驱动杆柱时注意保持驱动杆柱防冲距的 要求是很重要的，应确保转子完整地进人定子并且不会碰到泵下的限位器

连续驱动杆柱安装方法与连续油管安装方法相似。驱动杆柱卷放在地面并使用机械注人系统插人 或从油井拉出。连续驱动杆柱可以分散侧向载荷以减少驱动杆柱和油管磨损，并减少转子入井的安装 时间，或在插人式螺杆泵系统中用于运行整台泵。另外，因为消除了接头镦粗部分对流动的干扰，从而 减少流体压力损失。

1.例如缓蚀剂、石蜡抑制剂和稀释剂。空心驱动杆柱还可采用外平型螺纹接头设计，具有与连续！

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河北省建设工程消防设计审查验收管理暂行办法（冀建法改[2020]8号 河北省住房和城乡建设厅2020年6月）杆柱相似的流动和减磨优势。

表N.1给出了本部分与IS0)15136.1:2009的技术差异及其原因。

本部分与IS015136.1.2009的技术差异及其原因

本部分与IS015136.1:2009的技术差异及其原

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