抽油泵柱塞防断结构优化设计.pdf

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1、石油机械２０１６年第４４卷第３期ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ—１０５—◀油气田开发工程▶∗抽油泵柱塞防断结构优化设计张炜（江汉油田分公司工程技术管理部）摘要：随着江汉油田开发的不断深入，抽油泵柱塞断裂现象时有发生。为此，对常规柱塞结构进行了强度分析与结构创新设计，结合有限元分析法与现场拉伸试验的数据对比，找到了柱塞上游动阀罩总成的危险截面和薄弱结构。柱塞应用无退刀槽结构螺纹，承载能力提高约２５％。发明的新型高强度出油窗彻底克服了连接头断裂问题，较常规上游动阀罩强度提高近３５％。现场１８５井次的应用结果表明

2、，２０１５年应用新型抽油泵后相比２０１４年减少泵断６３井次，最大下泵深度达到３１２０ｍ，泵断井应用新型抽油泵后最长免修期达到５２０ｄ，收起到了很好的降低泵断维护作业井次的效果。关键词：抽油泵柱塞；泵断；上阀罩；退刀槽；防断性能；结构优化中图分类号：ＴＥ９３３文献标识码：Ａｄｏｉ：１０?１６０８２／ｊ?ｃｎｋｉ?ｉｓｓｎ?１００１－４５７８?２０１６?０３?０２３Ａｎｔｉ⁃ｂｒｅａｋｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＯｉｌＷｅｌｌＰｕｍｐＰｌｕｎｇｅｒＺｈａｎｇＷｅｉ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｎｇｉｎｅｅ

3、ｒｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，ＪｉａｎｇｈａｎＯｉｌｆｉｅｌｄＣｏｍｐａｎｙ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＪｉａｎｈａｎＯｉｌｆｉｅｌｄ，ｂｒｅａｋａｇｅｏｆｓｕｂｓｕｒｆａｃｅｐｕｍｐｐｌｕｎｇｅｒｈａｐｐｅｎｓｆｒｅｑｕｅｎｔ⁃ｌｙ?Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐｌｕｎｇｅｒｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｆｏｒｔｈｅｉｒｓｔｒｅｎｇｔｈ，ａｎｄａｎｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｄｅ⁃ｓｉｇｎｅｄ?Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｆｉｎｉｔｅｅ

4、ｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｆｉｅｌｄｔｅｎｓｉｌｅｔｅｓｔ，ｔｈｅｄａｎｇｅｒｏｕｓｓｅｃｔｉｏｎａｎｄｗｅａｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｏｐｓｉｄｅｖａｌｖｅｈｏｕｓｅｏｆｔｈｅｐｌｕｎｇｅｒｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ?Ｗｉｔｈｔｈｅｕｎｄｅｒｃｕｔ⁃ｆｒｅｅｔｈｒｅａｄ，ｔｈｅｃａｒｒｙｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙｉｓｉｎ⁃ｃｒｅａｓｅｄｂｙａｂｏｕｔ２５％?Ｍｅｓｈ⁃ｔｙｐｅａｎｄｓｌｏｔ⁃ｔｙｐｅｏｉｌｗｉｎｄｏｗｓｗｅｒｅｉｎｖｅｎｔｅｄ，ｗｈｉｃｈａｖｏｉｄｓｔｈｅｃｏｎｎｅｃｔｏｒｂｒｅａｋａｇｅａｎｄｃａ

5、ｎｒｅａｌｉｚｅａｓｔｒｅｎｇｔｈｎｅａｒｌｙ３５％ｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｏｐｓｉｄｅｖａｌｖｅｈｏｕｓｅ?Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎ１８５ｗｅｌｌｓｓｈｏｗｓ６３ｐｕｍｐｐｌｕｎｇｅｒｂｒｅａｋａｇｅｓｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ｍａｘｉｍｕｍｒｕｎｎｉｎｇｄｅｐｔｈｕｐｔｏ３１２０ｍ，ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｎｏｎ⁃ｒｅ⁃ｐａｉｒｐｅｒｉｏｄｕｐｔｏ５２０ｄａｙｓ?Ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｈｅｌｐｓｒｅｄｕｃｅｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｓｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｄｕｅｔｏｐｕｍ

6、ｐｂｒｅａｋａｇｅ?Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｕｍｐｐｌｕｎｇｅｒ；ｐｕｍｐｂｒｅａｋａｇｅ；ｔｏｐｓｉｄｅｖａｌｖｅｈｏｕｓｅ；ｕｎｄｅｒｃｕｔ；ａｎｔｉ⁃ｂｒｅａｋｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ致作业费用大幅上升，已经成为制约油田经济开发０引言和社会效益提高的重要影响因素。统计数据表明，江汉油田抽油泵柱塞断裂泵型有杆抽油泵是机械采油系统最重要的设备之以ø３８ｍｍ规格普通抽油泵为主，约占７６％，而柱一。随着江汉油田开发的不断深入，油井泵挂深度塞上的常规型出油窗、进油罩、连接头以及通过螺

7、不断加深，斜井越来越多，特别是出砂、偏磨和腐纹连接组装成的上阀罩总成的各处螺纹根部损坏则蚀等复杂因素影响更加严重，抽油泵柱塞断裂现象是断裂的高发部位，约占６１％，出油窗孔壁处断［１］时有发生。这不仅严重影响了原油生产，也导裂也占到了２３％。这些易断结构部位是结构强度∗基金项目：中石化江汉油田分公司科研项目“江汉油区防断抽油泵研究”（ＪＫＫ０５１２００２）的部分研究成果。抽油泵活塞上游动阀罩和开口式下阀罩均获得国家实用新型专利，专利号分别为２０１０２０２０１９９７?４和２０１２２０５５２６９５?０。—１０６—石油机械２０１６

8、年第４４卷第３期分析以及优化设计的重点。因此，如何提高抽油泵的机械防断性能，并完善深抽井杆柱优化设计技术２断裂部件抗拉极限强度检测及静态以解决泵断频发的难题是采油工艺急需开展的重要应力分布计算课题，这对不断提高油田开发管理水平和经济效益有着重大的意义。２?１室内试验为了检验柱塞上游动阀罩总成材质３０Ｃｒ