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技術(shù)文章

柱塞抽油泵的表面處理防護(hù)工藝簡介
 國內(nèi)油田大部分已進(jìn)入了高含水開發(fā)期，常規(guī)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、高溫蒸氣稠油開采、注聚合物開采及強(qiáng)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越短，有的甚至不到30天就需要檢泵，嚴(yán)重影響油田開發(fā)。根據(jù)柱塞抽油泵的失效原因，如油井出水、出砂、易腐蝕結(jié)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(jié)構(gòu)及柱塞抽油泵自身結(jié)構(gòu)的不適應(yīng)、柱塞與泵筒表面處理及表面材料不能滿足需求等，柱塞泵的防護(hù)方法也是多種多樣，主要有以下幾種：


    泵結(jié)構(gòu)的改變

    在出砂油井上,常規(guī)柱塞抽油泵經(jīng)常出現(xiàn)砂卡柱塞、砂埋抽油桿、砂磨泵筒和柱塞等現(xiàn)象，使抽油泵過早失效。針對這些問題，泵研發(fā)者設(shè)計(jì)了長柱塞短泵筒防砂泵。在生產(chǎn)過程中，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(zhuǎn)柱塞抽油泵可使柱塞在每一沖程中隨機(jī)轉(zhuǎn)動，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?；蚪Y(jié)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(yán)重定位磨損及桿柱脫扣。

    為了達(dá)到防砂效果，還開發(fā)了無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(jù)統(tǒng)計(jì)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。為此又專門設(shè)計(jì)研制出了防斷上閥罩，以避免抽油泵工作時(shí)上閥罩?jǐn)嗔选?/span>

    為了防止凡爾球和凡爾座之間的漏失，有些泵還設(shè)計(jì)有多個(gè)游動凡爾和固定凡爾。

    “真空”腔室式雙柱塞抽油泵是用來開采黏油和穩(wěn)固黏性的油水乳化液，它是利用“真空”腔室當(dāng)抽油機(jī)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(qiáng)迫運(yùn)動。隔膜式抽油泵是用來開采含磨粒(如砂和機(jī)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(hù)，防止與含砂、含鹽和含腐蝕性介質(zhì)的地層液相接觸，延長抽油泵的使用壽命。

    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(yīng)高含砂、高礦化度介質(zhì)環(huán)境，從失效井的調(diào)查分析來看，配合副的保護(hù)層很容易在高硬度石英砂的磨蝕下被破壞，隨后發(fā)生嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕，造成保護(hù)層脫落，嚴(yán)重的還會造成卡泵事故。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，能部分解決上述問題，但對出砂嚴(yán)重或結(jié)垢嚴(yán)重的井，效果仍然不是很好。隨著表面處理技術(shù)和材料加工工藝的提高，不斷會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(zé)任公司即將推出的陶瓷特殊泵，將會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(shù)為3Cr13,少數(shù)為6Cr18Mo和9Cr18Mo。從現(xiàn)場應(yīng)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)可能會開裂，使用中也要注意。

    泵相關(guān)管串結(jié)構(gòu)改變

    通過采用超高強(qiáng)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(jié)存在差異性，相同規(guī)格泵的各種參數(shù)不可能完全一致，因此會引起多種意想不到的事故，加工過程中要加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)控。

    其他措施

    諸如采用長沖程低沖次的參數(shù)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，大泵的沉沒度應(yīng)略大于小泵等設(shè)計(jì)也能一定程度上延長泵的使用壽命。
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