高含水期抽油泵柱塞防偏磨技术

随着油田进入高含水期,抽油泵泵筒和柱塞间的偏磨问题日趋严重.该问题严重影响泵的使用寿命和检泵周期.引起柱塞偏磨最主要的原因是柱塞和泵筒之间的接触位置在圆周方向上不变.油田高含水加剧了二者之间的偏磨.为此,设计研制了一种新型的柱塞防偏磨装置,即,柱塞自旋器.该装置能够带动柱塞作旋转运动,避免柱塞和泵筒总在某一处磨损,从而解决柱塞偏磨问题.通过20井次的现场试验,单井的检泵周期延长58.2d.     

长柱塞耐砂泵筒偏磨原因分析及改进措施

长柱塞耐砂抽油泵具有长柱塞短泵筒和环空沉砂的独特结构,能有效解决出砂油井卡泵和泵漏造成检泵周期短的问题,但由于长柱塞属于细长大柔度压杆,下行过程易失稳弯曲偏磨泵筒,柱塞上端失稳挠曲的抽油杆产生的侧向力也会使长柱塞弯曲偏磨泵筒,加之长柱塞短泵筒结构导致泵筒磨损面短且固定不变这个薄弱点,导致泵筒易磨损加剧漏失甚至失效。通过对长柱塞耐砂泵筒偏磨原因进行分析,采取改进措施后,大大减小了泵筒漏失,在现场应用中取得了明显效果。     

抽油泵柱塞的改进设想及应用前景展望

理论上讲，随着油田含水的不断上升，偏磨井将逐年增多，统计采油七厂近几年的作业井，也表现出这种规律，并且含水越高、冲数越大、沉没度越低、泵径越大，偏磨越严重。另外，对同一级别的泵来讲，泵柱塞与衬套之间的摩擦将随含水的增加而增加，从而使柱塞和衬套之间的间隙在相对较短的时间内增加的比较多，漏失量也相应随着增加，当间隙达到一定值后，就形成泵漏失。此时，井的产液量大幅度下降，泵效下降，导致检泵。本文针对我厂动管柱作业油井中杆断和因泵柱塞与衬套间隙过大造成泵漏失井占比例较大，且绝大多数杆断井是因偏磨造成的实际问题，提出了抽油泵柱塞的改进设想。该设想一旦获得现场试验成功，就能使因杆断、柱塞与衬套间隙过大而漏失作业起出的旧泵柱塞经过改进，即可和衬套无问题的与之相匹配的旧泵筒组配下井使用，节省作业投入成本。改进的柱塞不仅能克服因衬套与柱塞间隙过大造成漏失检泵的缺点，而且还能有效防止偏磨。     

柱塞自旋转装置的计算

在柱塞上端接一根外圆带有螺旋槽的自旋转装置，靠排出液流的螺旋上升流动产生分速度使柱塞在抽汲过程中产生随机自旋转运动，从而消除柱塞的偏磨现象，达到提高抽油泵寿命的目的。这就是旋转柱塞的工作原理。产生多大的旋转力才能克服柱塞与泵筒之间的最大内摩擦阻力而使柱塞旋转，根据已知条件推导出柱塞旋转力、螺旋槽宽度、深度和螺旋角之间的关系式，将计算结果与柱塞和泵筒之间的最大内摩擦阻力进行比较，从而找出合理的螺旋槽宽度、深度和螺旋角。     

抽油泵柱塞自旋器在斜井中的应用

鉴于机械式强制旋转防偏磨器存在结构复杂 ,易造成井下落物 ,异物卡住变向机构后将起不到防柱塞偏磨作用等问题 ,新设计了一种抽油泵柱塞自旋器。它主要由下部联接头、尼龙旋转总成、轴承和上部联接头等组成 ,具有液压旋转和柔性变向的特点 ,其自旋情况与其结构和抽汲参数有关 ,可通过改变结构参数、抽汲参数来调整柱塞转动角度。经 2 1井次斜井应用表明 ,成功率 10 0 % ,检泵周期平均延长 4 5d ,泵效平均提高 1 6 %。     

长塞环封抽油泵防偏磨旋流扶正器设计

柱塞和密封总成之间的偏磨问题严重影响泵的使用寿命和检泵周期,而引起柱塞偏磨最主要的原因是柱塞与密封总成之间的接触位置在圆周轴向上不变。研制了一种防偏磨装置——旋流扶正器,应用CFD软件对其流场进行了数值模拟计算。结果表明:该装置在带动柱塞做往复运动的同时还能够使井液充分旋流并对长柱塞进行扶正,避免柱塞和密封总成总在某一处磨损,有效解决了柱塞偏磨问题,为长塞环封抽油泵的性能改进提供了可靠依据。     

双柱塞反馈抽油泵柱塞失效分析

双柱塞反馈式抽油泵是在改进常规抽油泵结构的基础上发展起来的一种适于高粘原油开采的特殊抽油泵。这种泵在使用中柱塞损坏相当严重，极大地影响了油井的正常生产。对失效柱塞进行了金相分析和表面形貌分析，探讨了柱塞的失效机理。指出柱塞失效的原因在于泵结构不合理、柱塞与泵筒配合间隙不合理、柱塞工作时产生偏磨以及柱塞镀铬层易脱落。认为镀铬层处理不合理是柱塞寿命低的主要原因，建议通过改进泵的结构，提高制造工艺水平及选择合理的涂层材料来提高柱塞寿命。     

抽油泵旋转柱塞

在抽油过程中 ,由于油液粘度大、含砂等使抽油泵柱塞与泵筒产生不均匀磨损 ,甚至出现胶合或卡泵现象。为此 ,开发了一种单向间歇转动的抽油泵旋转柱塞 ,有螺旋阀罩式和螺旋柱塞式两种类型。这种柱塞在游动阀罩或上部柱塞的外表面开有螺旋槽 ,螺旋槽相对阀罩或上部柱塞的轴线有一个螺旋角度。在下冲程期间 ,流经螺旋槽的原油对柱塞产生水平分速度 ,生成使柱塞相对泵筒间歇转动的转矩 ,从而使泵筒和柱塞均匀磨损 ,延长泵的使用寿命。由于这些螺旋槽有较大的轴线长度 ,共同提供了较大面积的原油通道 ,对原油阻碍很小 ,故不影响泵效。为了避免抽油杆柱随柱塞转动 ,在阀罩或上部柱塞与抽油杆柱之间安装了旋转接箍     

长柱塞环流泵的研制与试验

针对普通泵在稠油井存在的泵阀漏失、柱塞拉伤及卡泵问题,设计了长柱塞环流泵。该泵采用强闭双环流阀结构,减小阀球摆动空间、跳动高度和下落时间,起到防止阀座偏磨、泵阀漏失作用;采用等径长柱塞短泵筒与刮砂杯结构,起到防止柱塞拉伤及卡泵作用,并通过优选材质,可满足泵在H2S等酸性介质环境中工作。现场试验16井次,工艺一次成功率100%,下该泵后单井平均检泵周期延长59 d,同期对比平均泵效提高15.6%,试验效果表明该泵结构设计合理,起到了防止泵阀漏失、柱塞拉伤及卡泵的作用,具有广泛应用前景。     

软密封柱塞增效抽油泵的研制与应用

针对河南油田部分稀油井产液量低、 动液面低、 柱塞与泵筒间漏失量大、 泵效低的问题, 研制了软密封柱塞增效抽油泵。采用软硬结合的软密封柱塞与金属泵筒作为密封配合副, 在抽汲过程中, 软密封柱塞与金属泵筒之间为零间隙配合, 具有泵效高、 检泵周期短、 防砂、 节能、 深抽功能。截止到２ ０ １ ０年１ ２月, 该技术在河南油田采油一厂共开展现场应用２ ６口井, 工艺成功率１ ０ ０ ％,２ ３口可对比井中, 平均单井泵效提高 ８ ． １ ４个百分点, 累计增产原油２４ ７ ０ｔ     

自旋转柱塞抽油泵的研制

对于进入二、三次采油阶段的油田来说 ,主要采用柱塞式抽油泵采油。在中原油田 ,由于地层产出液中的砂、腐生菌等物质引进的泵擦伤、泵腐蚀及柱塞与泵筒之间的磨损 ,是造成泵使用寿命缩短的主要原因。自旋转柱塞抽油泵可使柱塞在每一冲程中随机转动 ,不断地改变柱塞与泵筒的接触面 ,使柱塞圆周逐渐均匀磨损。同时 ,将砂粒或结垢由柱塞与泵筒之间排出 ,解决了磨蚀材料聚集所引起的严重定位磨损及杆柱脱扣。于 1 998年研制了第 1台自旋转柱塞抽油泵 ,该泵在中原油田采油一厂 2 0 3— 36井进行了试用。从现场采集的数据对比分析 ,采用该泵可使…     

抽油杆助抽扶正器研制

为防止抽油杆管偏磨,提高泵效,延长井下抽油系统的使用寿命及检泵周期,研制了一种抽油杆助抽扶正器。将多个抽油杆助抽扶正器连接在抽油杆柱中,每一个抽油杆助抽扶正器相当于装在抽油杆上的可以开合的柱塞。下冲程时自动打开,上下畅通,只起扶正、防偏磨作用;上冲程时自动闭合,形成多个在油管中的大直径柱塞,随抽油杆一起上升,分担了作用在抽油泵柱塞上的压差,从而减少了柱塞与泵筒之间的漏失与磨损,可提高井下设备的寿命,延长检泵周期。     

YLFK型长柱塞抽稠泵研制与应用

现有抽稠泵抽吸稠油时,往往出现柱塞下行阻力较大,液压反馈力小,致使杆柱下行屈曲变形,泵效低,严重时杆管之间的偏磨倒井问题突出。研制的YLFK型长柱塞抽稠泵下行时增加了作用在抽油杆柱上的较大向下液压反馈力,泵效大幅度提高,减缓了杆柱屈曲变形的问题,有效、低成本解决了杆管之间偏磨的问题。     

组合柱塞防卡抽油泵的设计

针对常规抽油泵存在间隙漏失和在含砂、结垢油井中使用易卡泵的问题,设计了一种新型组合柱塞防卡抽油泵。这种抽油泵的柱塞密封段采用弹性的金属密封环与软密封环组合,柱塞上、下两端各装有1个浮动刮垢环。由于采用软密封,柱塞与泵筒之间的间隙漏失为零,柱塞遇阻后,在阻力作用下,柱塞径向能产生较大的收缩,直径能减小2mm,从而能有效地防止卡泵,延长抽油泵的检修周期。现场应用表明,下新型泵后单井平均日增加产油量6t,平均泵效提高13.3%,8口井平均免修期达225d。     

抽油泵柱塞拉伤失效原因分析

在分析抽油泵柱塞失效特征的基础上, 推断出拉伤失效是砂粒在柱塞端部锥面和泵筒内表面之间产生自锁所致。通过建立砂粒自锁条件及实测长石砂岩、石英砂岩与泵筒镀铬层或氮化层的滑动摩擦系数值, 证实了对柱塞拉伤失效原因的推测是正确的。因此, 为避免砂粒产生自锁, 对于采用镀铬泵筒的抽油泵, 柱塞的锥面角θ值应大于或等于１７－５°; 对于３８ＣｒＭｏＡｌ 氮化泵筒, 柱塞的θ值则应大于或等于１６－５°。应选用与石英砂岩摩擦系数较小的材料制造抽油泵泵筒。     

多功能长柱塞抽油泵的研制与应用

多功能长柱塞抽油泵是一种用于稠油开采、注汽的新型特种抽油泵，具有不动管柱就能实现注汽、抽油、冲砂等特点，具有防砂生产的特殊功能，同时弥补了传统长柱塞抽油泵的不足。多功能长柱塞抽油泵采用整体泵筒结构，在泵筒上方直接设计注汽孔取代传统长柱塞抽油泵的注汽接箍，这样泵筒不会出现由于分段结构而产生的不同心问题，同时优化了注汽通道的住置，可太太缩小泵的余隙容积从而提高泵效，柱塞同样以整体结构取代传统长柱塞抽油泵的分体柱塞结构，解决了柱塞的不同心问题。     

整筒式超级短柱塞抽油泵

在充分吸收国外先进技术的基础上,经过国内油田反复试验改进,研制出一种高效、长寿短柱塞抽油泵,并申请了国家专利。该泵是在泵筒基本不变的情况下,用组合柱塞代替光滑柱塞,这种密封结构既能保证减少井下有杆泵柱塞与缸之间的间隙,同时又能补偿密封面的磨损,因此降低了介质的漏失量,延长了密封环的使用寿命。     

长柱塞式防砂抽油泵原理与应用

在出砂油井上,常规抽油泵经常出现砂卡柱塞,砂埋抽油杆、砂磨泵筒和柱塞等现象,使抽油泵过早失效。针对这些问题,设计了长柱塞短泵筒与环空沉砂相结合的长柱塞式防砂泵。     

软柱塞可捞固定阀抽油泵的研究与应用

油井检泵作业时,通常将整个抽油泵从井内起出并更换新的抽油泵。针对这一问题,研制了软柱塞可捞固定阀抽油泵。该泵柱塞以氟塑材料为主并添加辅料加工合成,耐磨性强,外表面有磨损时,可通过膨胀自动补偿,不会增大与泵筒的配合间隙。进行检泵作业时只要将柱塞连同固定阀一起起出地面更换损坏部件即可,不用进行起油管作业。现场应用表明,该泵可实现不动油管进行检泵作业,降低油井的作业成本,对提高油田开发效益具有积极作用。     

威35井柱塞气举排水采气工艺初探

柱塞气举装置从美国贝克公司引进,在威35井现场试验中取得一定效益。柱塞气举是以自身井的产出气作为气源,井下管串为长冲程泵筒的一种特殊的井下活塞泵。装置用于高气液比的油气井,以及自喷能力弱、产液量小、耗气量过多的间歇气举井。文中对试验情况作了介绍,对效果进行了分析。