液力启动软柱塞抽油泵在出砂区块生产中的应用

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1、液力启动软柱塞抽油泵在出砂区块生产中的应用前言1结构特征和工作原理目前，辽河油田的很多区块都到了采油中后期，油层结构稳定性变得越来越差，出砂严重，尤其是先期注水开发工艺和稠油热采工艺的普遍推广应用，使上述问题更加突出，也给这些区块中的油井举升带来了许多困难。为了解决这一难题,1997年由辽河石油勘探局采油处立题，开展液力启动软柱塞抽油泵的研制工作。通过反复的室内外试验，该技术目前已经成熟，在出砂区块的油井乞产应用中，取得了明显效果。11结构特征液力启动软柱塞抽油泵的柱塞由上、下岀油阀总成、上接头、端环、中心管、皮碗、皮碗支撑环、锁紧螺母

2、、上、下扶正环、下接头等组成，再与常规泵筒总成和固定阀总成一起组成普通型软柱塞抽油泵（）。软柱塞的皮碗采用串联的形式，上下部位均有导向扶正机构，每个密封皮碗都用特殊结构的支撑环进行支撑，以提高密封皮碗的耐压强度。1.2工作原理当柱塞下行时，被柱塞分割的泵筒上下腔连通，使柱塞两端不产生压力差，因此，柱塞密封皮碗唇部保持装配状态，与泵筒内壁间隙配合，这样可使柱塞下行阻力减少，又可使密封皮碗工作中得到有效润滑，减少蘑损；而当柱塞上行时，游动阀关闭，在泵上液柱压力的作用下，柱塞上下产生很大压差，密封皮碗的特殊结构设计，使其在承受液体密封压力的同

3、时，产生一定的外向张力，唇口部位贴紧泵筒内壁，与泵筒保持零间隙密封，此时泵筒与柱塞之间的漏失量接近零，加之增强的抽吸作用加人了泵的充满系数，因而有效地提高了泵效。软密封柱塞的结构设计保证了密封皮碗的自补偿作用，使密封皮碗在工作磨损时仍可保持有效的密封。2研究中的技术创新1软柱塞皮碗的研制软柱塞皮碗是软柱塞泵的核心部分，软柱塞皮碗性能的好坏决定了软柱塞泵的使用性能。在大量室内研究的基础上，改进了橡胶配方，重点增加皮碗的耐温性、耐压性、耐腐蚀性，以提高耐压强度、回弹性、抗老化性能和耐磨性能等各项性能指标。为了提高纤维的粘着强度和抗撕裂强度，

4、采用高强度纤维，做了大量的物理性能试验。软柱塞皮碗的性能指标见表1•表1软柱塞皮碗的性能指标硬度拉伸扯断撕裂附着磨耗脆性强度伸长率强度温度皮碗的外形尺寸采用凹槽斜面式皮碗结构（）其结构简单可靠，在上冲程时，使皮碗能够顺利张开，下冲程时皮碗收回，各密封皮碗处于最佳的受力状态，工作中环间压力分配最为合理。22软柱塞皮碗支承保护部分的设计软密封皮碗在工作中承受静载荷、动载荷和冲击载荷。这三种载荷的叠加使软密封皮碗的受力情况十分恶劣，受自身材料特性的限制，软密封皮碗又不具备与金属材料同样的强度和刚度。为了解决这一使用中的矛盾，主要从支承结构的设

5、计上来提高密封皮碗的力学性能。在具体设计中，采用了萼状环护式支承，通过平面受力、应力角过渡，边缘保护和力的分解等研究，提高了密封皮碗的抗压性能和耐冲击性能。为了防止支承部位对弹性材料的重复弹性切割，相应部位采用了圆角结构。23软柱塞皮碗承受压力的分散均衡及等寿命设计由于软柱塞皮碗是预张紧安装的，因此在工作中处于端部的皮碗首先承受油井压力，而且在此压力的作用下，端部皮碗的密封性能加强，使压力向下传递更加困难，这样形成的密封皮碗的工作状况是：受压由端部皮碗向下依次递减，工作恶劣性也是依次递减，这在工作中是非常不利的,因为这会使端部皮碗逐个迅

6、速磨损，使整个柱塞的承压能力和磨损性能大大降低，严重时，井下过大的压力会造成皮碗爆裂。为了克服软柱塞工作中这一弱点，设计中，对软柱塞的受力条件进行了反复研究和计算对于压力的分散和均衡进行了多次优选设计。最后的方案是：在中心管上设计了传压减压槽，在支承环上设计了角度不同的截流孔，根据计算结果，使减压槽的形状与截流传压孔的角度相互组配，达到压力的分散均衡，使每个密封皮碗在工作中承受相同的工作压力，每个密封皮碗的磨损状态在整个工作周期内接近相同，实现密封皮碗的等寿命设计。液力启动软密封柱塞的受力分布见。3液力启动软柱塞抽油泵特点提高泵效。软柱

7、塞与泵筒密封性好，实现适用于出砂、出泥浆等特殊井况。软柱塞抽油泵由于采用软■硬配合，不会受到砂粒等细小xX5<7颗粒的影响而发生卡泵现象。软柱塞皮碗结构图况下，只需起下抽油杆，便可完成检泵作业。4现场应用及效果分析截至2002年4月，液力启动软柱塞抽油泵在出砂井、捞砂井等特殊井中，实施70余井次，创经济效益600余万元。其中，2001年10月18口在沈阳油田前气12井应用液力启动软柱塞抽油泵。该井措施前为出砂长停井，一直无法正常生产。应用液力启动软柱塞抽油泵后，初期产液量日产达36〜40t左右。截至2002年4月仍正常生产。5结论及下步

8、发展方向由现场使用情况看，液力启动软柱塞抽油泵在出砂井中不会砂卡，具有较长的使用寿命，是出砂井，尤其是出细粉砂井机械采油的…个较为理想的泵种。另外，液力启动软柱塞抽油泵由于为“零''间隙配合，减少了泵的漏失