柱塞式抽油泵的防護方法
/ 2021/6/5 10:45:08
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國內油田大部分已進(jìn)入了高含水開(kāi)發(fā)期,常規柱塞抽油泵是主要的采油方式之一。由于高含砂、高含水、高礦化度、高溫蒸氣稠油開(kāi)采、注聚合物開(kāi)采及強腐蝕的介質(zhì)環(huán)境等因素影響,柱塞泵井平均檢泵周期越來(lái)越短，有的甚至不到30天就需要檢泵,嚴重影響油田開(kāi)發(fā)。根據柱塞抽油泵的失效原因,如油井出水、出砂、易腐蝕結垢注入物的注入、礦化度高、井底溫度、出液介質(zhì)腐蝕程度大、井身結構及柱塞抽油泵自身結構的不適應、柱塞與泵筒表面處理及表面材料不能滿(mǎn)足需求等,柱塞泵的防護方法也是多種多樣，主要有以下幾種： 泵結構的改變
在出砂油井上,常規柱塞抽油泵經(jīng)常出現砂卡柱塞、砂埋抽油桿、砂磨泵筒和柱塞等現象,使抽油泵過(guò)早失效。針對這些問(wèn)題,泵研發(fā)者設計了長(cháng)柱塞短泵筒防砂泵。在生產(chǎn)過(guò)程中,柱塞始終有一部分外露于泵筒,沉砂不易進(jìn)入泵筒與柱塞之間的間隙,可避免停抽后砂卡或砂埋柱塞事故的發(fā)生,有效延長(cháng)了油井的免修期。有些泵還增加一些輔助部件，如上下刮砂杯、功能接頭等，目的也是進(jìn)一步防止砂在泵筒之間的沉積。
自旋轉柱塞抽油泵可使柱塞在每一沖程中隨機轉動(dòng)，不斷地改變柱塞與泵筒的接觸面，使柱塞圓周逐漸均勻磨損的同時(shí)將砂粒或結垢從柱塞與泵筒之間排出，解決了磨蝕材料聚集所引起的嚴重定位磨損及桿柱脫扣。
為了達到防砂效果，還開(kāi)發(fā)了無(wú)間隙密封抽油泵和活塞式抽油泵。
改進(jìn)柱塞上的溝槽形狀和溝槽的位置也能起到一定的排砂防砂效果。
據統計資料表明，柱塞抽油泵上閥罩失效情況較突出，其失效形式主要為斷裂。發(fā)生部位有兩處：一是上閥罩出油孔處；一是拉桿與上閥罩連接處螺紋根部。為此又專(zhuān)門(mén)設計研制出了防斷上閥罩，以避免抽油泵工作時(shí)上閥罩斷裂。
為了防止凡爾球和凡爾座之間的漏失，有些泵還設計有多個(gè)游動(dòng)凡爾和固定凡爾。
“真空”腔室式雙柱塞抽油泵是用來(lái)開(kāi)采黏油和穩固黏性的油水乳化液，它是利用“真空”腔室當抽油機下沖程時(shí)造成對抽油桿柱和柱塞的向下作用力，以使它們產(chǎn)生向下的強迫運動(dòng)。隔膜式抽油泵是用來(lái)開(kāi)采含磨粒(如砂和機械雜質(zhì))以及含腐蝕性介質(zhì)的原油，它是利用隔膜將抽油泵的工作元件加以保護，防止與含砂、含鹽和含腐蝕性介質(zhì)的地層液相接觸，延長(cháng)抽油泵的使用壽命。
泵材料和表面處理的改進(jìn)
一般襯套材料為20CrMo滲碳或38CrMoA氮化，也有45鋼電鍍鉻,柱塞選用碳素鋼鍍鉻處理。這種配合副不適應高含砂、高礦化度介質(zhì)環(huán)境,從失效井的調查分析來(lái)看,配合副的保護層很容易在高硬度石英砂的磨蝕下被破壞,隨后發(fā)生嚴重的電化學(xué)腐蝕,造成保護層脫落,嚴重的還會(huì )造成卡泵事故。從目前油田實(shí)際狀況看，使用鎳基噴焊合金涂層的柱塞已經(jīng)比較普遍，能部分解決上述問(wèn)題，但對出砂嚴重或結垢嚴重的井，效果仍然不是很好。隨著(zhù)表面處理技術(shù)和材料加工工藝的提高，不斷會(huì )推出新的柱塞與泵筒的材料和表面處理工藝，這時(shí)尤其要注意柱塞和泵筒的材料的優(yōu)化匹配。安東奧爾工程技術(shù)有限責任公司即將推出的陶瓷特殊泵，將會(huì )大大提高柱塞抽油泵防砂、防垢、抗磨、耐高溫幾方面的性能。
閥及閥座的材質(zhì)大多數為3Cr13,少數為6Cr18Mo和9Cr18Mo。從現場(chǎng)應用情況看,其硬度、耐磨性及抗蝕性較差是造成固定閥刺壞、失效的主要原因。有油田用碳化鎢硬質(zhì)合金閥座替代原來(lái)的6Cr18M，但要注意的是閥球密度變大后將增加油流進(jìn)泵阻力和固定閥處的壓降。還有用陶瓷凡爾球和陶瓷閥座，陶瓷凡爾有時(shí)可能會(huì )開(kāi)裂，使用中也要注意。
泵相關(guān)管串結構改變
通過(guò)采用超高強度抽油桿柱，并在桿柱底部配置一定重量的加重桿，可以防止泵筒的彎曲，減少柱塞與泵筒的磨損。
加工制造工藝
由于泵筒柱塞的加工、材料處理、組裝等環(huán)節存在差異性，相同規格泵的各種參數不可能完全一致，因此會(huì )引起多種意想不到的事故，加工過(guò)程中要加強質(zhì)量監控。
其他措施
諸如采用長(cháng)沖程低沖次的參數匹配；選擇有充足供液能力的油井以及在保持相同泵效的情況下,大泵的沉沒(méi)度應略大于小泵等設計也能一定程度上延長(cháng)泵的使用壽命。
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