-螺杆泵地面系统安全预防

1、螺杆泵采油地面系统安全预防知识,目,录,一、螺杆泵采油系统组成及地面装置功能简介二、螺杆泵采油系统地面设备故障及危害三、螺杆泵系统投产、维护维修时的安全防护知识,14,15,16,电控部分,螺杆泵采油,地面驱动部分井下泵部分,7,5,68,2910,3,1,1电控箱；2-电机；3-皮带；4-方卡子；5-光杆；6-减速箱；7-专用井口；8-抽油杆；,系统的组成,配套工具部分,111213,9-抽油杆扶正器；10-油管扶正器；11-油管；12-螺杆泵；13-套管；14-定位销；15-防脱装置；16-筛管,1、电控部分,l电控箱是螺杆泵地面动力控制部分，基本功能：控制电机的启、停。,l安全保护功能：对电机作过载、欠载、过压、欠压、过流、欠流、漏电、堵转、断相及三相不平衡保护。另外还要有门锁、防风沙、防雨功能。,l辅助功能：（自动）显示、记录螺杆泵井工况参数（如电流、电压等）。,l其它功能：软启动、软停机、工况分析、智能控制等。,六是,2、螺杆泵地面驱动装置主要功能一是 为井下螺杆泵提供动力和合适的转速,二是 承受杆柱的轴向载荷,三是 为油井产出液进入地面输油管线提供通道,四是 防止产出液渗漏

2、到井场的密封功能五是 防止停机过程中杆柱的高速反转,安全防护功能（防反转功能、皮带防护罩、方卡防护罩等）,七是 辅助功能测试、防盗等。,l,l,3、地面驱动装置的动力传递启机及生产过程工作动力传递:原动机的动力通过如下动力传递系统传递到井下泵上，泵工作完成井液举升。停机过程反转动力传递：反转动力来源于油管与套管之间的液位势能和抽油杆柱的变形扭矩，消耗为杆柱的高速旋转动能和摩擦。螺杆泵地面驱动装置动力传递系统流程图,电控箱,电动机,小带轮,大带轮,井液倒灌螺杆马达,杆柱变形扭矩,摩擦耗能,反转控制系统,齿轮轴,螺杆泵,杆柱,光 杆,方,卡,输出轴,大齿轮,停,机,反,转,的,原,因,分,析,停,机,反,转,危,害,4、螺杆泵采油系统反转原因及危害,1）螺杆泵停机后（特别卡泵等过载情况下），杆柱中贮存有大量的弹性变形能。该能量可使杆柱瞬时高速反转，转速达到上千转，持续时间几分钟到半小时。,2）停机后，油管与套管间出现的液压势能（液位差）。该液压势能会使螺杆泵变成液压马达，使转子及杆柱、光杆快速反转。油套压差越大，杆柱反转速度越快，持续时间越长，直到油套压差恢复平衡为止。,l 螺杆泵的反转会

3、使杆柱光杆甩弯、断脱，地面驱动装置零,部件损坏、飞脱；,l 螺杆泵的反转不仅会危及设备的安全，还会危及附近人员的,安全，造成生产事故。,地面驱动装置防反转结构形式及特点,为了解决螺杆泵采油系统停机反转造成系统故障，普遍在驱动装置中设置机械防反转系统。防反转系统可以装在输出轴或输入轴上，装在输入轴上的防反转系统受到的工作扭矩远小于装在输出轴上的工作扭矩，但装置横向尺寸也相应变大。综合考虑选用防反转系统装在输入轴上的方案较好，易于调整维护。,目前机械防反转系统主要有棘轮棘爪机构、摩擦式防反转装置、楔块防反转系统、液压防反转系统和电磁式防反转装置等方式。目前大庆应用最多的是棘轮棘爪结构防反转装置，而安全性较好的液压防反转系统目前在探索中。,棘轮-棘爪式防反转装置,该防反转系统一般装在驱动装置输入轴上，依靠刹车带的摩擦力释放反转势能。当驱动装置工作时，棘爪在离心力的作用下与棘轮刹车带脱离啮合，防反转系统不工作。当停机时，杆柱反转带动光杆反转，这时棘爪在重力和弹簧力作用下与棘轮刹车,带啮合，防反转系统工作，依靠摩擦力避免驱动装置高速反转。通过手动旋松扭矩释放螺栓，可以将贮存在杆柱中的反转扭矩释放

4、掉，提高了驱动装置操作维护的安全性。,该系统结构简单，成本低，而且能够手动释放贮存在系统上的反转扭矩，现场可更换。,不足,1 为保证防反转系统可靠工作，需要经常调,整棘轮刹车带摩擦面的压紧力。,2 低速时棘轮棘爪由于接触会产生噪音和磨损。3 刹车带摩擦面压紧力调整及反转扭矩释放,都需要人为近距离操作，而且在扭矩释放过程中，杆柱还会以一定速度反转，如果人为操作不当或刹车带摩擦面打滑，也会对操作者带来安全隐患。,5、其它地面安全防护技术,螺杆泵驱动装置安全防护技术是为了防止螺杆泵驱动装置的零部件破损、松脱和损坏造成人员、设备伤害的技术。,驱动装置安全防护技术主要包括光杆方卡防护,罩、皮带罩、棘轮护罩和安全标识。,光杆方卡防护罩是套在光杆方卡外面，连于螺杆泵驱动装置上端盖上，用来防止方卡螺栓松脱飞出、光杆甩弯伤人问题。,皮带罩要求皮带罩有足够的结构强度，能够避免断裂的皮带、皮带轮损坏而带来的对操作人员的伤害。棘轮护罩是防止灰尘、雨雪进入防反转系统，同时,防止防反转易损件破损后飞出伤人。安全标识主要是为人员提供安全警示。,6、地面驱动装置的光杆密封技术,上置机械密封系统：该系统将机械密封系统上

5、移到驱动装置上部，同减速箱中的油杯配合将光杆与驱动装置之间的动密封转换成光杆与轴头的静密封、轴头与油杯之间的动密封，油杯与光杆之间为间隙配合。,优点：正常无泄漏工作时间大约0.5-1年或更长。,不足：井口压力不能超过工作压力范围（小于2.5MPa),不能没有润滑液,7、井口密封支撑技术螺杆泵井作业或驱动装置零部件维修更换过程中，需要相应的结构密封井液或者支撑杆柱重量，这种结构称为螺杆泵的专用井口。卡持密封井口集成于地面驱动装置上，在封闭时起到正常封井作用的同时还能够锁紧光杆，承受全井杆柱负荷，为处理驱动装置的故障提供了便利条件。,不足：使用次数有限，卡持不到位会发生光杆落井问题。慎用。,螺杆泵井卡持密封井口示意图,目,录,一、螺杆泵采油系统组成及地面装置功能简介二、螺杆泵采油系统地面设备故障及危害三、螺杆泵系统投产、维护维修时的安全防护知识,二、螺杆泵采油系统地面设备故障及危害,主要故障,1、齿轮或轴承碎、错位2、光杆甩弯3、落物,4、光杆附属物及带轮、电机附属物飞出5 、防反转零部件失效、飞出6 、带轮及皮带破碎、飞出7 、光杆断裂后飞出、井喷,8 、方卡或其紧固螺栓断裂、松脱、飞出

6、、井喷9 、闸门丝杠松脱、飞出、井喷10、电机及电控箱漏电、失控,主要故障的危害及产生原因,1 齿轮或轴承碎、错位,设备核心损坏，连累其他附属设备。宜早发现、早处理。产生原因,l缺少润滑油或者润滑油失效l长期过载工作,l疲劳损坏（到寿了）,案例1：2006年7月11日，员工在检查居民区内的某螺杆泵井光杆甩弯的事故过程中，由于驱动齿轮错位，抽油杆扭矩没有释放完，操作过程中光杆再次高速旋转，将防掉帽甩飞。幸无人员伤亡和财产损失（杆甩弯后部分井还存在扭矩）。,主要故障的危害及产生原因,小于60cm,2、光杆甩弯损坏附属设备、伤人。产生原因l光杆本身有弯曲l光杆外露部分太长（适宜0.15-0.6m）l受系统影响光杆产生高速旋转（大于400r/min)案例2：2005年2月12日，厂家人员和某厂员工，在处理位于居民区内的某井卡泵事故时，违章操作，防反转失灵后，光杆快速反转被甩弯，防护罩飞出20米远，防反转销钉飞出造成厂家人员受伤。案例3 ：2005年7月10日，居民区内的某井卡泵。防反转失灵后，由于液面较深，光杆快速反转被甩弯，防护罩飞出40米远，幸无人员伤亡及财产损失(合理沉没度的制订）。案例

7、4 ： 2010年2月2日，员工在吊车配合下处理某井卡泵过程中，防反转失灵，使光杆甩弯，造成1人死亡。原因目前不明。,主要故障的危害及产生原因,3、落物（头发、帽子、手套、线、螺栓等）伤人。,产生原因,l缺少防范意识l工作疏忽,案例5：2003 年10月27日，油田某施工人员在某井附近施工时，违章攀靠该井驱动装置，其工服帽子被方卡子卡住，造成死亡。,主要故障的危害及产生原因,4、光杆附属物及带轮、电机附属物飞出损坏附属设备、伤人。产生原因,l没有清理运转部件附着物（如泥砂等）,l附属物联接不牢固（如光杆备帽、运转标志)l系统产生高速旋转,案例6：2004年3月24日晚，热洗工在某螺杆泵井倒热洗流程时，抽油杆突然下落造成光杆头部运转指示铁质标示飞出60米远，幸无人员伤亡。,案例7：2007年3月，员工在对某螺杆泵井进行扭距测试时，在发现防反转失灵的情况下，强行进行测试，停机时测试仪发射盒飞出后，打到变频控制柜上。,主要故障的危害及产生原因,5 、防反转零部件失效、飞出损坏附属设备、伤人。,产生原因,l易损件没有及时维修、更换l瞬间过载工作,l疲劳损坏（到寿了）案例8：,主要故障的危害及产

8、生原因,6 、带轮及皮带破碎、飞出损坏附属设备、伤人。产生原因,l带轮多为铸铁，砂眼、气孔等缺陷超标，带轮直径过大l系统原因造成带轮高速旋转（超过500r/min)l长期过载工作,l缺少皮带防护罩或者防护罩强度不足,案例9：2005年1月21日，采油工对某井停机检查时，发现防反转失灵，及时启动后避免了一次事故。然而有人在知道防反转失灵的的情况下强行停机，结果驱动轮破碎，其残片飞入 150米远的一户4 楼居民家中。幸好没有造成人员伤亡。案例10： 2008年12月28日，某螺杆泵井液面过深造成卡泵停机。由于防反转失灵，皮带轮高速旋转破碎后飞出，幸无人员伤亡。,案例11： 2009年9月1日，某井皮带烧。员工更换完皮带后启机，5分钟后因扭矩大停机。由于防反转失灵造成皮带轮破碎后飞出，幸无人员伤亡（皮带烧、故障停机查明原因再启动）。,主要故障的危害及产生原因,7 、光杆断裂后飞出、井喷,损坏附属设备、伤人、污染环境。产生原因,l光杆有质量缺陷或者存在外伤l长期过载工作l光杆疲劳断裂,l井口压力高或者存在气顶、堵塞l光杆旋转,案例12：2002年11月23日，位于车队门前的某螺杆泵井（未安装防

9、护罩）光杆断裂后飞出井场，幸好没有人员伤亡和财产损失。案例13： 2005年9月15日，某螺杆泵井过载停机，停机后未查明原因强行启动。2005年9月21日， 采油工例行检查时发现该井光杆扭断后窜出，幸好人员反映快，没有造成人员伤亡。案例14： 2006年6月5日，员工在判断某螺杆泵井工况时（电流下降、产液量不变），光杆由于井压力高从井底窜出。幸无人员伤亡（地层压力过高的井严禁关闭生产闸门）。,主要故障的危害及产生原因,8 、方卡或其紧固螺栓断裂、松脱、飞出、井喷损坏附属设备、伤人、污染环境。产生原因,l光杆断脱飞出、光杆落入井中,l方卡装入轴头深度不够或者二者间隙过大l井底压力高或者地面管线发生堵塞l井口长期存在振动,l长期过载工作、疲劳损坏,案例15：2004年4月11日，员工在对接 某井抽油杆时，违章操作，电流达到70A后，还强行对杆。造成传递动力的盘根盒羊角柱飞出，幸未出现人员伤亡现象（改进盘根盒）。,案例16： 2006年11月，技术员检查某螺杆泵井时，由于急速放套管气，造成抽油杆脱落，并将方卡子甩出，造成人员轻伤（脚扭坏）（严禁急速放套管气）。,主要故障的危害及产生原因,9 、闸门丝杠松脱、飞出、井喷损坏附属设备、伤人、污染环境。,产生原因,l闸门有质量缺陷或者存在外伤l闸门螺母松脱l闸门冻结,l井口压力高,主要故障的危害及产生原因,10、电机及电控箱漏电、失控损坏附属设备、伤人。,产生原因,l用电设备没有接地或者天气潮湿,l电控箱结构设计、器件选用不合理，功能不全l联接零部件松脱、进水或者灰尘l设备没有定时检测、保养,

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