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庞亚谱等:三次采油井抽油泵
三次采油井抽油泵
庞亚谐毕琳琳胡如意
中国石油集团渤海装备(天津)新世纪机槭制造有限公司
摘、要:介绍了两种适用于三次采油并的抽油系产品;应用在聚合物及三元复合溶液驱油井中;以达到延长抽油
泵使用寿命、缩短检汞周期、提高油井生产效率的目的。一种为大流道高效抽油泵,采用增大泵筒和柱塞间隙及特殊
的阀罩设计,双闭式柱塞阀罩结构;政善了上部开口罩受力状况,解决上部升ロ阀罩断裂问题;重新对柱塞闭式阀
單和泵筒闭式闿軍进行设计计算,增大阀罩腔室,改变阀軍内部结构,解决阅軍内部打堆问题,满足稠油需求。另一
种为浸入式减風抽泵,米用上部小系、下部大泵結构;由于进、出油阀均業在柱塞上,油管内液柱的压力施加在柱塞上,
强迫柱塞克服棚油的阻力下行,减小下行程时抽油杆的弯曲变形,减缓杆柱偏磨,电机能耗相应减少。
关键词:采油并;抽油泵;單;偏磨;泵竝;使用寿命
DO?:10.3969/iss100-302x.2015.z1.046
中图分类号:TE93文就标识鹆:A
目前我国东部大部分油田已经进入高含水阶段开球与阀罩多次反复撞击产生的应力又加速了阀罩軍面的
采阶段,产量递减,为确保原油生产的稳定发展,聚合疲劳裂纹的扩展速度,使阀罩面被一层层破坏掉。阀球
物及三元复合溶液驱油技术在大庆、胜利、大港等油田对阀單冲击的作用力使得阀罩不但层层剥落,而且向两
得到大规模推广应用,并已经取得重大进展。但随着聚边扩展,导致4个花瓣状阀罩圆弧状不断扩大,最后使
合物及三元复合驱油技术在油田的推广应用,取得明显阀球堵死阀罩的进油通道,导致阀罩失效。
增油效果的同时,井液性质发生了很大変化,井下工况
依据上述分析,原闭式阀罩球腔的四花瓣结构存
变得更加复杂,聚合物驱及三元复合驱的应用导致机采在很大弊端,为了増强阀罩的抗冲击力,提高撞击强
井暴露出很多问题:井液黏稠导致抽油杆下行困难,偏度、耐金属间摩擦及耐磨粒磨损、耐高温、耐腐蚀等,
麾严重;结垢使得抽油机井频繁卡泵;井液腐蚀性强、延长阀罩的使用寿命,将阀罩内改为四孔结构,且阀
地层出砂严重,导致泵阀部件磨损、阀罩断裂、击穿等,罩球腔内堆焊司太立合金。图1为改进后的结构图。
使抽油泵检泵周期缩短,降低了抽油泵的使用寿命,严
重影响了油井生产。针对以上问题,中国石油集团渤海
装备(天津)新世纪机械制造有限公司开发了两种用于
次采油的抽油泵,以达到延长抽油泵使用寿命、缩短
检泵問期、提高油井生产效率的目的
B
B-B
1大流道高效抽油泵
同太立合金
1.1柱塞闭式阀罩结构设计
抽油泵在丁作中阀球所受的力为浮力、重力、摩擦
图1四孔阀罩结构示意图
力,阀罩只承受阀球带来的摩擦力和撞击力。出于网1.2飘忽量选择
球与阀罩的撞击足面面接触,阀單在交变应力作用下,
因阀球的运动轨迹为旋转加直线的复合运动,飘
经过一定的循环次数,在阀球频繁撞击面的高应力区忽量的大小与阀球撞击阀罩的时间有关,在保证阀罩
形成微观裂纹源,且不断扩展,而变形亦同步发生,阀有足够强度和流道的同时,减少阀球到阀罩顶端的时
基金项目:中国石油集团渤海装备制造有限公司项目“三次采油井抽油泵研制”(编号:Y-12M021)。
狹奖情况:“三次采油井抽油泵研制”2014年获中国石油集圆渤海裝备制造有限公司科技委员会三等奖。
获专利情况:“三次采油抽油系”(专利号:ZL20122004181.3)获国家实用新型专利
第一作者简介:虎亚谱,1979年生,毕业于天津理エ大学,エ程师,现任新世纪杌槭制造有限公司抽油泵制造厂技术厂长
要从事机采井抽油系产品研究。电话:02-25960134,E-muil: pangyo( petrochina. co. cn
eg2015年增刊?石油科技论坛153
自主创新重要产品
间,减小阀球对阀單的撞击力
质改为35CrMo或3Cr13不锈钢,调质硬度从原来
普通阀罩飘忽量计算"(以83m的阀罩为例)HB207-241提高到HB237-290;阀罩球腔内镶嵌司太
(图2):D-59.4mm,经计算标准阀罩流道面积为立合金。
3623mm2。由于A-A'截面壁厚最薄,确定为危险截面,
4OCr、35CrMo、3Cr13不锈钢机械性能对比详见表
其截面积为1542mm2。阀球飘忽量=(59.44-57.15)/22,对比发现35CrMo和3Crl3的冲击功比40Cr高,因
1-45mm
此选择35CMo和3Crl3代替40Cr材质的阀罩。
表240Cr、35CrMo、3Cr13机械性能对比
机械性能
35CRMO
抗强度(MP
≥980
≥98.
≥735
屈服强度(MPa)
≥785
≥835
≥540
A-A
伸长率(%)
断面收缩率(%)
≥45
≥45
≥40
图2导向筋结构阀罩示意图
冲击功(J
≥
≥78
大流道阀罩飘忽量计算(图3):D=70mm经计
算标准阀罩流道面积为3848mm2。由于A-'截面壁
1.4大流道抽油泵间隙选择
厚最薄,确定为危险截面,截面积为1317m2。阀球
由于聚合物驱油井井液比较黏稠,导致柱塞下
的飘忽量=(70-57.15)/2=6.425mm
困难,为克服这一难题,将大流道抽油泵的泵间隙选
为5级间隙,以减少阻流,满足稠油井需要。通过计算,
D
在稠油井中使用5级泵时的漏失量要比非稠油井中使
用2级泵时的漏失最少1.28倍。
1.5大流道高效抽油泵结构设计
大流道高效抽油泵整体结构见图4
图3大流道结构阀罩示意图
改进后大流道阀罩计算,D=66mm改进后将图2
的D从59.44m改为66mm,改进后的流道面积为
3815mm2。危险截面的截面积为1349mm2阀球的飘忽
量=(66-57.15)/2=4.425mm。
从表1可以看出,飄忽量的选择与原油的黏度、
抽油泵阀罩内进液的充满系数和冲次有关,应根据不
同的井况情况选择合理的飘忽量,上述所选择的飘忽
量是依据高冲次、低沉没度的井况,这样可以减少阀
图4大流道高效抽油泵整体结构示意图
球到阀顶端的时间,减小阀球对阀罩的撞击力
泵筒接箍;2一厚壁筒;3一上部开口阀罩;4一柱塞闭式罩;
表1四孔阀罩飄忽量优化计算
5一阀球;6一阅座;7一柱塞;8一支座管塞;9一泵筒闭式阀罩
10一阀球;11一阀座;12一泵筒阀罩异径接头
駅忽量(mm
大流道抽油泵整体结构采用管式抽油泵结构:柱
流道面积(mn3)3623」36853714「38153848
塞采用双闭式阀罩结构,在柱塞开口阀罩内不装阀球,
危险截面积(m2)15421480145113491317
少柱塞开口阀罩的断裂;闭式阀罩和固定阀罩均采
OD (mm)
59.462.156.3.15
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用四孔结构,避免了阀單內部'现磨损打现象,防
最大单边厚度(m)10.8594758.97575515
止内孔变形而使流道堵塞并在闭式阍罩和固定阀罩阀
球腔室内壁堆焊硬质合金条,增强阀球腔室内壁的抗
1.3阀罩结构和材质改进
磨损性能合理选