Reasons and classification of mechanical wear in high viscosity oil pump wells

<一>、高粘度泵井机械磨损原因
　　据现场调查发现在有磨损产生的高粘度泵井中，机械磨损是使杆管失效的主要原因。偏磨所产生的危害是使杆管因为磨损而失效，甚至断裂，这主要是由机械作用而产生的。了解机械磨损产生的原因，对于治理偏磨起着至关重要的作用。
　　1、井身结构引起的偏磨
　　由于井身结构不垂直，导致油管在井筒内发生偏移，而油管内的抽油杆在重力作用下趋于垂直，致使管杆接触磨损。影响抽油杆或油管磨损的井况因素有井斜角、套管损坏和变形。
　　①并斜角。对于常规直井来说，井斜角小于3°为合格。在钻井过程中，虽经过多次纠偏，但井底的实际位置仍和靶心有距离。即使直井也并不能做到与地面垂直，存在井斜角，抽油杆也如此。因此，造成了杆管之间的偏磨。随着井斜角增大，油管与抽油杆弯曲会更严重，杆管偏磨也逐步加剧。
　　②套管损坏和变形。套管不同程度地损坏和变形，更使井下旋转抽油杆处在恶劣环境内，在工作中随时都可能造成抽油杆磨断或扭断等事故。
　　2、封隔器、油管锚坐封造成油管弯曲，发生杆管偏磨
　　封隔器是油井进行多层位开采时所使用的工具，为了使封隔器能够较好的工作需要的坐封力。随着坐封力的增大，封隔器上端油管的下段就会因为油管上端的压力产生失稳弯曲，从而导致抽油杆在高速旋转运动时，与油管相互摩擦，造成抽油杆与弯曲油管的磨损。并且坐封力越大，油管弯曲程度越大，杆管偏磨也就越严重。
　　油管锚是用来锚定油管的工具，为了防止抽油杆在高速旋转运动时与油管发生碰撞。油管锚在坐封时同样需要的坐封重力。而坐封重力将导致油管弯曲，坐封重力越大，油管弯曲越严重，使得抽油杆与油管接触而发生偏磨。
　　3、质量偏心
　　高粘度泵杆柱在高速旋转时，抽油杆为均质量的细长杆柱。由于杆柱质量偏心和惯性力的作用，使细长的杆柱不可能保持竖直状态，而会产生侧向位移。一方面，这些侧向位移在旋曲作用下将引起离心力，进一步加剧侧向位移的产生；另一方面，杆柱在弹性作用下将产生恢复力，减少侧向位移的产生。当离心力大于恢复力时，抽油杆柱的侧向位移将会逐步增大，导致杆柱与油管壁接触，使得杆管发生偏磨。若没有油管柱约束，抽油杆柱将丧失承载能力。
　　4、含水率高
　　原油含水率低时，杆与管的摩擦面能够形成良好的油润滑；而含水率高时，2个摩擦面处于水润滑状态，摩擦系数增大，增加了2个表面的摩擦阻力，从而加快表面磨损，加剧油井的杆管偏磨。
　　<二>、高粘度泵的分类情况
　　高粘度泵依靠相互啮合空间的容积变化来输送流体。目前，高粘度泵按照螺杆数目可以分为单螺杆泵、双螺杆泵、三螺杆泵、四螺杆泵和五螺杆泵。四螺杆泵只有美国金字塔少数公司生产，其特点与五螺杆泵类似。按照吸入方式，高粘度泵可以分为单吸式和双吸式。按照高粘度泵螺杆螺纹头数，分为单头和双头高粘度泵。
　　1、单螺杆泵
　　单螺杆泵，主要由螺杆、泵套(衬套)和万向联轴节组成。单螺杆泵转子是圆形断面的螺杆，它在形状的衬套(定子)中一方面作行星运动，一方面沿着定子内螺纹将液体向前推进，从吸入腔连续地移动到压力腔，腔内流体是轴向均匀流动、无涡流和搅动。
　　2、双螺杆泵
　　双螺杆泵是由主动螺杆(主杆)、从动螺杆(从杆)、泵体、阀、联轴器、过滤器、同步齿轮和滚动轴承组成。两根螺杆(转子)相互啮合，在衬套(定子)中运转，依靠所形成的密封腔的容积变化吸入和排出流体。流体是轴向均匀流动、无涡流和搅动。双螺杆泵转子和定子均为刚性材料制成，其制造精度要求比单螺杆泵高。按照吸入方式，双螺杆泵可以分为单吸式和双吸式。单吸式高粘度泵吸入腔和压力腔存在压差。单吸双螺杆泵通常要考虑平衡轴向力的液力平衡装置。双吸式双螺杆泵，泵体内装有两根左右旋单头螺纹的螺杆，由于螺杆两端处于同一压力腔中，螺杆上的轴向力自行平衡。主杆通过同步齿轮带动从杆回转，两根螺杆以及螺杆与泵体之间的间隙靠齿轮和轴承。
　　3、三螺杆泵
　　三螺杆泵，主要是由主杆、两根从杆和包容三螺杆的泵套组成。主杆螺纹凸形双头，从杆螺纹为凹形双头，两者螺旋相反。
　　4、五螺杆泵
　　双吸式五螺杆泵，泵套内装有五根左、右旋双头螺纹的螺杆，螺杆上的轴向力自行平衡。螺杆齿廓上有一段是渐开线，它起着主杆向从传递运动的作用。螺杆两端装有滚动轴承，螺杆与泵套之间的间隙。