组合泵衬套端面密封可靠性探讨

<正> 我国许多油田机械采油已进入后期,油井大量出水,为提高原油产量,需在长冲程、深抽工况下加大抽油泵排量。然而,目前各油田大量使用的常规组合泵筒管式抽油泵(以下简称常规泵),在长冲程深抽时,由于泵筒长度增加,油管内液柱载荷加大,泵筒外管拉伸变形增大,使得衬套端面间正压力减小而密封失效,大大影响了抽油泵泵效。泵筒较薄的整泵筒抽油泵     

超长冲程杆式抽油泵的研制与应用

针对常规抽油泵在深井举升过程中存在系统效率低、泵效低、漏失量大和气体严重影响泵的充满程度等问题,研制了超长冲程杆式抽油泵。该抽油泵采用长柱塞对长泵筒的组合方式,最小密封段达到1.2 m,实现了12 m超长冲程抽油;采用软、硬相结合的密封方式和六爪锁紧装置,提高了抽油泵的密封性和锚定的可靠性。3口井的现场应用表明,该抽油泵应用效果良好,实施成功率100%,与常规抽油泵相比,提高泵效均在12%以上。     

加固的φ44毫米管式抽油泵

玉门型φ44毫米抽油泵的衬套是靠上、下接头压紧的,泵工作筒在工作过程中受力拉长时,衬套就紊乱,从而导致卡泵;另外,泵工作筒承受固定凡尔和尾管重量,在带多尾管或带封隔器堵气堵水时,一旦封隔器被卡,泵工作筒的螺纹处就最易拔断。为了克服上述缺点,使φ44毫米管式抽油泵能适应井深、层多和井况复杂的需要,大港油田采油指挥部修井     

活塞式抽油泵的初步设计

鉴于柱塞式抽油泵在使用过程中常常发生因柱塞、阀等严重磨损造成的漏失问题,以及由于油层出砂引起泵体严重损坏和卡泵等事故。在汽车气缸活塞密封结构的启发下,初步设计出靠活塞环组密封的新型活塞式抽油泵。这种泵由泵筒和活塞两部分构成,但所需配套泵筒的长度可大大缩短。活塞外表面开有活塞槽,槽内配合有弹性钢质、截面呈直角三角形的内外活塞环组。外活塞环的上端面上有４个凸起块,并采用特殊的开口结构,可在保证密封性的同时自由调节其外径。两活塞环在下冲程时提供进液通道,上冲程时起密封作用。它与传统抽油泵相比,进泵流体流动阻力小,效率高,特别适用于稠油的举升。     

抽油泵衬套加工过程中公差的合理确定

抽油泵衬套的加工公差确定得是否合理，对抽油泵的工作性能、工作效率、使用寿命及成本有密切的关系。目前，组合式抽油泵的泵径规格一般有φ３２、φ３８、φ４４、φ５６、φ７０、φ８３和φ９５ｍｍ７种，泵筒长度在４－６ｍ之间。每台泵都须装入长度为３００ｍｍ的衬套十余个。衬套内表面及两端面是抽油泵重要的组装面和工作表面，加工精度太低，公差值太大，不能保证衬套的装配精度；反之，公差值太小，加工难度大、成本高。因此，必须确定出合理的加工精度和公差值。采用２０ＣｒＭｏ管材，以４４ｍｍ泵为例分析衬套各加工工序形位公…     

抽油杆泵筒内流体压力变化规律

了解抽油泵筒内压力变化规律,有助于认识抽油泵在井下的工作状态,同时也有助于分析和计算抽油杆柱底部受力。利用井下抽油杆柱力学检测装置对抽油泵筒内的压力及其变化进行了实测。结果表明,抽油泵筒内的流体压力呈规律性变化。分析认为,抽油泵筒内的流体压力在上下冲程中的构成是不同的,下冲程的压力大于上冲程;下冲程固定阀完全关闭时泵筒内的流体压力达到最大值,上冲程游动阀完全关闭时泵筒内的流体压力达到最小值;泵阀的漏失对泵筒内的流体压力有一定的影响。分析还表明,在井筒内的流体阻力占有相当大的比例。     

双作用抽油泵的研究应用

研制的 70mm双作用抽油泵主要由泵筒、空心拉杆、上密封短节、上部进油阀、下部进油阀和柱塞等部件组成。这种泵采用两套进、出油阀 ,在一个往复冲程中完成两次吸液和两次排液动作 ,上下冲程都能出油。中原油田分公司第三采油厂卫城油矿WC5 8— 19井的现场应用表明 , 70mm单柱塞双作用抽油泵在不改变抽油机和抽油杆组合的情况下 ,比同泵径普通抽油泵理论排量增加 2 0 %～ 5 0 % ,系统效率比普通泵高 12 7%。     

在深井中整简管式抽油泵泵筒内径的变化

整筒管式抽油泵在深井中使用时,泵内液体压力使泵筒内径扩张,井底压力和轴向载荷使泵筒内径缩小。分析计算表明,泵筒内径由轴向载荷和井底压力引起的缩小量极小;由泵内压力引起的扩张量与泵径成正比,但扩张变形量并不大,对泵效影响甚微。因此,在一般情况下无需考虑泵筒内径变化就影响,在深井稀油工况时,可适当增加柱塞长度、冲程长度和减少管柱的弹性受形。     

对提高杆式泵泵效问题的探讨

杆式泵泵效与柱塞衬套间的间隙、阀的密封、连接部件的密封、抽油杆柱和油管柱的变形，以及泵内、外工作筒间的密封等有关。根据杆式泵的现场使用情况，就泵内、外工作筒的锁定与密封对杆式泵泵效的影响进行了讨论。认为杆式泵内、外工作筒的锁定是保证密封的前提，是提高泵效的关键。欲提高泵效，除在内、外工作筒间采用双级密封和增大工作简的锁紧力外，建议采用笔者提出的新型锁定装置。     

石油机械中O形密封圈的动密封特性分析

目前对往复运动的O形密封圈密封特性的研究较少,而O形密封圈用于往复动密封时其工况更恶劣。鉴于此,建立了O形密封圈的有限元模型,分析了其在往复动密封中的密封性能,并对影响其动密封特性的运动速度、介质压力、预压缩率和摩擦因数进行了分析。分析结果表明,在往复动密封中,O形密封圈内部应力随时间变化而产生波动,在交变应力作用下比在静密封中更易失效;O形密封圈主接触面的最大接触应力并不随速度的增大而线性变化;预压缩率与摩擦因数对O形密封圈外行程密封性能影响较小,而对其内行程密封性能影响较大;O形密封圈在外行程中的密封性能优于内行程。     

石油机械中O形密封圈的动密封特性分析

目前对往复运动的O形密封圈密封特性的研究较少,而O形密封圈用于往复动密封时其工况更恶劣。鉴于此,建立了O形密封圈的有限元模型,分析了其在往复动密封中的密封性能,并对影响其动密封特性的运动速度、介质压力、预压缩率和摩擦因数进行了分析。分析结果表明,在往复动密封中,O形密封圈内部应力随时间变化而产生波动,在交变应力作用下比在静密封中更易失效;O形密封圈主接触面的最大接触应力并不随速度的增大而线性变化;预压缩率与摩擦因数对O形密封圈外行程密封性能影响较小,而对其内行程密封性能影响较大;O形密封圈在外行程中的密封性能优于内行程。     

抽油杆助抽扶正器

抽油杆助抽扶正器是一种新型井下采油辅助工具 ,它位于抽油泵上部 ,安装在抽油杆与抽油杆接箍间的连接处。下冲程时 ,上活动阀在液流冲击力和油管壁摩擦力的作用下沿轴杆上移 ,打开液流通道 ;上冲程时 ,上活动阀在油压和油管壁摩擦力的作用下沿轴杆下移 ,压紧下固定阀相互密封对方液流通道 ,同时随抽油杆柱提升上部液柱 ,分担部分抽油泵承受的液柱载荷。现场试验 2 7口井 ,有效率 77 8% ,平均泵效提高 4 5 %。应用结果证明 ,这种助抽扶正器能提高泵效 ,可起扶正抽油杆柱并防偏磨的作用 ,在油田提液措施中有一定的推广应用价值。     

压裂泵柱塞密封副轴向压力分布的研究

V形密封是油田用压裂泵液力端的关键零件之一一,其密封的好坏直接影响泵整机的正常运行和工作效率,是泵性能好坏的一个重要指标.文章对压裂泵液力端V形密封轴向压力分布从理论和试验两方面进行分析和测试,并由轴向压力分布曲线探讨V形密封失效和圈数确定的问题。结果表明,当柱塞往复运动时,在密封圈工作范围内,最大压降发生在最外一道密封圈,而且在靠牵气侧的一小段上急剧下降。这种密封结构适合较高压力的密封,而不适合低压密封。V形密封圈数的增加或减少,不能改变最外一道密封圈的损坏情况。为柱塞密封副的设计提供理论依据。     

关于提高抽油泵综合经济效益几个问题的讨论

针对长期以来使用衬套泵形成的一些传统观念和习惯不利于发挥整筒泵优势的情况,分析了影响抽油泵综合经济效益的各种因素,指出:过于强调漏失量尽可能小和流道面积尽可能大的意义不大,而加大冲程长度和实现超冲程是提高泵效、增加油井产量的重要途径。     

隔水管接头O形密封圈密封性能分析

针对海洋石油开采中隔水管接头密封失效会增加大量的钻井成本,钻井液泄漏会污染海洋环境等问题,开展了隔水管接头O形密封圈密封性能的研究,确定了O形密封圈密封失效模式和失效判据。以隔水管O形密封圈为研究对象,利用大型有限元分析软件ABAQUS建立其有限元分析模型,对密封圈在不同工作压力、不同压缩率和不同密封端面角度下的密封性能进行了分析。分析结果表明,压缩率一定时,最大应力随着工作压力的增加而增加,且应力峰区位置逐渐向O形圈被挤入的位置移动;工作压力、压缩率及密封配合端面角度对O形圈最大接触应力有一定的影响,正常使用范围内,能够保证O形圈的正常密封性能;一定在压缩率范围内,剪应力随着压缩率的增加而增大明显。分析结果可以为隔水管接头O形密封圈的优化设计提供参考。     

深抽排水采气工艺的关键技术及新型装备

深抽排水采气工艺的泵挂深度超过2000 m,它是用加深泵挂、排出井筒积液、合理增大生产压差的方法来恢复或提高气井单井产量的，实践证明这是一种行之有效的方法，在气田的中后期生产中具有特别重要的意义。文章综述了有杆泵深抽排水采气工艺近年来在材料、装备、方法各方面的新发展，总结了深抽要达到增产目的所必须遵循的技术关键，它们是：①采用长冲程的抽油泵和抽油机，并以低冲次工作；②改进油泵柱塞与泵筒间隙的密封结构，尽量减少液体漏失量；③采取技术措施，减少管杆柱的伸缩变形和油泵冲程损失，增大泵的有效行程；④合理利用管杆柱的纵振现象，努力使抽油泵能够实现超冲程工作；⑤在增强抽油机工作能力的同时，设法减少其悬点载荷，为进一步深抽创造必要条件。     

抽油泵柱塞与泵筒摩擦力计算的讨论

<正> 虽然抽油泵柱塞与泵筒(或衬套)间摩擦力的计算已不是困难问题,但现有算法却存在很大差别。笔者拟在文中阐述自己的一些粗浅认识,以期引起抽油泵研究者对此问题的重视。 1.问题的提出 在计算抽油泵柱塞与泵筒(或衬套)间摩擦力时,现有文献多采用下述两种方法:     

钢带式超长冲程抽油装置用特种抽油泵

为满足超长冲程的需要，采用两个或更多个相互间距离为１００～１５０ｍ的柱塞串联成特种抽油泵的多节柱塞，用油管作为特种抽油泵的泵筒。多节柱塞一油管副间的密封能力由特殊结构的柱塞密封元件——封隔器保证。新型大通道泵阀的采用，增大了特种抽油泵的排量，延长了使用寿命。还综述了柱塞冲程、速度和加速度的计算，为特种抽油泵结构和工作参数的正确选择提供了依据。     

三管式防砂抽油泵优化设计

对国外三管式防砂抽油泵的中管、阀球和阀座、阀罩、间隙、密封段进行了优化设计,并采取在三管式防砂抽油泵上部安装出油阀,根据冲程长度确定外管、中管和内管长度,外管采用薄壁泵筒(壁厚4.76mm),以及在不带沉砂尾管的三管式防砂抽油泵泵下安装砂锚和防砂筛管等措施,将油井含砂状况和抽油泵工况相结合,提高了三管式防砂抽油泵的适用性和可靠性,现场应用收到了较好的防砂效果。     

江苏油田抽油泵泵效影响因素分析

江苏油田90％以上的井为定向井。随着油田的不断开发,井筒流体日益复杂,目前抽油泵的平均泵效为51．8％,其中泵效低于30％的井有310口,占总井数的22．6％。针对江苏油田抽油泵泵效现状,通过对泵充满程度、冲程损失以及漏失三方面影响因素进行分析,结合油井生产状况,分析造成油井抽油泵泵效偏低的主要原因。同时对890口井现场数据进行统计分析,利用理论计算模型,计算了泵充满系数、冲程损失以及漏失量值。计算结果表明,气体对泵充满系数的影响最大,柱塞与衬套间隙以及固定阀尔漏失次之,再次为抽油杆弹性伸缩引起的冲程损失。