旋转防砂抽油泵研制及应用

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1、旋转防砂抽油泵研制及应用【摘要】面对油田生产后期出砂严重的现象，抽油泵防砂技术的研究各油田科研部门的重点研究课题。本文主要是针对旋转式防砂抽油泵的工作原理和特点、制造等方面进行分析和研究。【关键词】旋转防砂抽油泵研制应用1、概述辽河油田经过40年的开发建设，大部分区块已进入高含水期，油井出砂现象已经成为影响正常生产的一个重要隐患，对于柱塞式抽油泵泵筒和柱塞的磨损、腐蚀、划伤等现象越来越突出，油井平均检泵周期越来越短，频次不断增加，这样会对油田开发综合经济效益产生较为严重的影响。在传统的抽油设备中，由于抽油泵泵筒

2、和柱塞组成一对滑动摩擦副，在抽油过程中，原油中富含的砂粒(泥浆)在柱塞与泵筒间分布不均，经常会导致摩擦副产生严重的局部磨损。此外由于油井含水率升高，抽汲参数不合理、杆柱组合不当等也会引起柱塞偏磨。引起柱塞偏磨最主要原因是泵筒与柱塞之间的接触位置在圆周方向基本保持不变，受产出液性质、温度、生产参数、井身结构及地层条件等影响，偏磨的程度也因此而有所区别。6为了预防柱塞偏磨，油井砂卡，延长抽油泵寿命和检泵周期，提高泵效，我们着手对旋转式防砂抽油泵进行研究。2、防砂抽油泵的主要构成旋转防砂抽油泵采用长柱塞、短泵筒、侧向

3、进油、环空沉砂结构、长柱塞上连接一旋转装置结构。3、设备的工作原理在上下冲程过程中，柱塞上部阀罩始终在泵筒外面，能够防止砂粒进入柱塞和泵筒之间的密封间隙，从而减少砂卡事故，减轻了泵筒与柱塞的磨损。当油井停抽时，柱塞上部阀副关闭，下沉的砂粒沿沉砂环空沉入尾管，避免了常规抽油泵在泵上聚积砂粒，造成卡泵、砂埋抽油杆的现象。在长柱塞上加一旋转装置，旋转装置借助抽油杆柱上、下冲程的上提拉力和下放压力强迫固定在轴套上驱动销在旋转道内顺时针旋转，从而带动柱塞旋转。柱塞在运动中既做往复直线运动，同时还做旋转运动，从而使泵筒和柱

4、塞均匀磨损,延长泵的使用寿命。4、技术特点4.1柱塞旋转，防止局部磨损以免发生柱塞腐蚀、结垢砂卡、热胶合等问题出现，适用于出砂井、斜井和热采井。4.2柱塞均匀磨损，细小砂粒或泥浆难以存在于柱塞和泵筒之间。整体长柱塞、短泵筒结构，还具有沉砂功能，避免砂埋抽油杆，防砂卡效果好。64.3沉砂结构可消除胀泵现象，适用于深抽井。4.4阀球采用无磁硬质合金，因其硬度、抗弯强度、冲击韧性、耐腐蚀性比其它材料阀球高，因而适用于热采井、出砂井。4.5柱塞旋转，偏磨减小，泵的漏失量减小，泵效较高。4.6柱塞右旋，杜绝杆柱脱扣；柱塞

5、和泵筒均匀磨损，泵的寿命延长，延长检泵周期。5、旋转式防砂泵的工作原理在容易出砂的油井中,经常会出现砂埋抽油杆、砂磨泵筒和柱塞、砂卡柱塞等故障和现象,我们在采用常规柱塞抽油泵时，会使抽油泵过早出现失效。针对这些问题,我们重点对长柱塞短泵筒防砂泵进行了深入的设计和研究。在油井的生产过程中,由于泵筒处会有一部分外露的柱塞,经过现场认真地查看，可以发现泵筒与柱塞之间的间隙不易产生沉砂现象,这样可以避免停抽后砂卡或砂埋柱塞事故发生,这样会有效地延长油井的维护周期，这样可以有效防止砂在泵筒之间的沉积出现，从而进一步提高防

6、砂的效果。旋转式柱塞抽油泵在工作过程中，柱塞每一冲程中随机转动过程中，都会不断地改变柱塞与泵筒的接触面，使柱塞圆周逐渐均匀磨损的同时将砂粒或结垢从柱塞与泵筒之间排出，解决了磨蚀材料聚集所引起的严重定位磨损及杆柱脱扣。6据现场综合运用和应用统计，柱塞抽油泵上阀罩失效情况较突出，其失效形式主要为断裂。容易发生故障的部位有主要有两处：一是上阀罩出油孔处；一是拉杆与上阀罩连接处螺纹根部。因此，我们在设计中充分考虑并研制防断上阀罩，这样可以有效避免抽油泵工作时上阀罩断裂。为了防止凡尔球和凡尔座之间的漏失，开发设计了多个游

7、动凡尔和固定凡尔以提升效果。6、防砂抽油泵材料和表面处理随着材料加工工艺水平的不断改进和表面处理技术的进步，新的柱塞与泵筒的材料将会出现，表面处理工艺水平也随之进步，但这时要注意柱塞和泵筒的材料的优化匹配。随着表面处理技术和材料加工工艺的提高，不断会推出新的柱塞与泵筒的材料和表面处理工艺。其中，防砂抽油泵一般衬套材料为20CrMo渗碳或38CrMoA氮化，配合副的保护层比较容易在高硬度石英砂的磨蚀下被破坏,随后发生严重的电化学腐蚀,造成保护层脱落,严重的还会造成卡泵事故。从目前油田实际状况看，使用镍基喷焊合金涂

8、层的柱塞已经比较普遍，能部分解决部分问题，但这时尤其要注意泵筒的材料和柱塞的优化匹配，对于市场上即将推出的陶瓷特殊泵，对于柱塞抽油泵防砂、防垢、抗磨、耐高温几方面的性能有较好的效果，也将会大大提高柱塞抽油泵防砂、防垢、抗磨、耐高温几方面的性能。6从辽河油田各应用现场的综合应用情况进行综合分析和对比，我们可以发现，部分材质的硬度、耐磨性及抗蚀性较差是造成固定阀刺坏、失效的主要原因。采用超