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。     

ZY57-Ⅰ型防气抽油泵

ZY57-Ⅰ型防气抽油泵采用整泵筒软硬新型活塞结构,装有承载阀、标枪阀和进油阀,标枪阀将泵筒分为上下腔。下冲程时,承载阀和进油阀关闭,标枪阀随抽油杆下行15mm后打开,下腔油气进入上腔。在活塞达下死点附近时,放气孔连通液柱与上腔,达到油气交换避免气锁之目的。上冲程时,标枪阀随抽油杆上行15mm后关闭,下腔降压进入油气,上腔增压排出油气。因泵工作时阀开、关不受气体胀、缩影响,泵效果高达87.8％,一般比普通泵高15％左右。     

聚合物驱抽油机井节能增产和防断技术探讨

针对聚合物驱抽油机井普遍存在的油管偏磨、抽油杆断脱的问题 ,提出了可行的解决方案 :在抽油泵上部加装缓冲装置减少或消除惯性载荷 ,改善抽油杆柱受力状态 ;在抽油泵下部加装补偿装置对泵进行灌注 ,提高泵效。两种装置的工作原理是 :在橡胶筒、壳体与上、下端盖组成的密封腔内充有氮气 ,靠气体的可压缩性作为能量转换元件 ;在井下工作时 ,当中心管压力增大时 ,吸入液体 ;而压力降低时 ,排出液体 ,从而使流体流动趋于均匀 ,改善杆柱的承载状况。给出的计算公式可用于装置的工作参数计算和结构设计计算     

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     

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。     

套装式抽稠油泵的设计

针对普通抽油泵在稠油井中使用时存在抽油杆柱下行困难的问题,提出一种套装式抽稠油泵。这种抽油泵主要由出油阀、进油阀、大泵筒、小柱塞和柱塞泵筒等组成,具有进排油腔和呼吸腔两个腔室,在抽油机下冲程中抽油杆柱下端产生一个方向向下的液压反馈力,帮助抽油杆柱下行,克服了抽油杆柱下行困难的问题,有效提高抽油泵的有效冲程,延长抽油杆柱寿命。该泵还具有自动卸油、一次管柱注采、正反向洗井和冲砂等多种配套功能,方便于稠油井作业,减轻工人劳动强度。     

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。     

气体对抽油泵泵效的影响及对策

抽油泵在抽汲过程中,泵腔内存在游离气、溶解气及凝析气,这些气体是影响抽油泵泵效的主要因素。上冲程中,如果在固定阀与游动阀之间有圈闭的气体,且膨胀后不能使降低的压缩腔压力低于泵的吸入压力,固定阀不能打开,泵即发生上冲程气锁;当泵的排出压力低于油管内的液柱压力时,游动阀不能打开,即泵在下冲程时发生气锁。严重时,在上、下冲程均有可能发生气锁现象。在含气抽油井中,要防止抽油泵气锁和提高泵效,需要采取综合防气的措施,除应适当增加沉没度、加大冲程、降低冲次、定期放掉套管气、用大过流面积的高性能井下油气分离器(或气锚)外,还需要使用具有防气锁和提高泵效的特种结构抽油泵。     

旁通阀液力反馈抽油泵研究及应用

在稠油井以及偏磨井,由于抽油杆工作条件恶劣,在上冲程时抽油杆的拉应力增加; 而下冲程时阻力大,抽油杆柱的中和点之下处于受压状态,存在交变载荷,造成泵效低、杆管偏磨严重。通过分析井下抽油设备受力状态,对常规抽油泵结构进行了创新和改进,研制了一种旁通阀液力反馈抽油泵。该泵型采用液力反馈技术,为杆柱下行提供动力,克服稠油井、偏磨井井中杆柱下行摩阻,避免下行杆柱弯曲,同时提高泵的充满度,延长有杆泵系统的正常生产周期。泵阀采用弹簧复位球阀,柱塞两端设计防砂结构,适用于斜井、稠油井,并提高了泵效。     

偏阀式防偏磨抽油泵的研制与应用

为了防止杆管偏磨,延长抽油杆与油管的使用寿命及检泵周期,研制了25—225TH4.5—1.2—FP型偏阀式防偏磨抽油泵。该抽油泵主要由上接头、游动阀、柱塞、泵筒、固定阀、加重杆、加重杆尾锥等组成。下冲程时,加重杆的重力可以抵消抽油杆柱所受的阻力,防止抽油杆柱的失稳变形。试验证明,该泵的各项性能指标均符合GB/T 18607—2001《抽油泵及其组件规范》要求,可以改善抽油杆柱的受力状态,很好地解决了有杆泵采油井的杆管偏磨问题。     

低产抽油机井动态参数仿真模型与提高系统效率的途径

综合考虑柱塞运动规律、阀球运动规律、阀隙瞬时流量与油井流入特性等因素的影响,建立了流体进泵规律与泵筒内瞬时压力的仿真模型,以此为依据改进了抽油杆柱纵向振动底部边界条件的仿真模型,进而建立了基于抽油杆柱纵向振动与流体进泵规律耦合的抽油机井示功图动态仿真模型;基于流体瞬时进泵规律,建立了抽油泵充满系数、漏失系数的仿真模型,从而改进了排量系数计算模型。对比仿真结果表明,所建立的系统动态参数仿真模型具有通用性,可以提高低沉没度供液不足油井示功图、排量系数与系统动态参数的仿真精度。仿真优化算例表明：①大泵径、长冲程与低冲数的抽汲参数设计原则仍然适用于低产抽油机井的节能设计,但最低冲数存在界线,同时最低冲数界限也限制了泵径上限;最低冲数界限随泵间隙的增加而增加;②对于严重供液不足油井,通过合理降低冲程与冲数,可以确保在油井产液量下降率低于5%的条件下,使系统效率最高提高近120%;③在油井产液量一定、下泵深度相同的条件下,优化冲程、冲数与泵径组合可以显著提高系统效率,仿真算例的系统效率变化范围为9.43%~17.48%;④在油井产液量与流压一定条件下,综合优化下泵深度、冲程、冲数与泵径可以显著提高系统效率,优化算例的系统效率由10.56%提高到31.49%。     

泵筒带螺旋槽的新型防砂卡抽油泵

泵筒带螺旋槽的防砂卡抽油泵是在普通整筒泵的内壁加工几段正反交叉的盲螺旋槽 ,采用等径光杆柱塞 ,其上加装一旋转器。旋转器通过抽油杆柱下放压力和上提拉力强迫旋转杆顺时针旋转 ,从而带动柱塞旋转。柱塞在运动中既做往复直线运动 ,同时还做圆周运动 ,故磨损均匀 ,使用寿命延长。采用带螺旋防砂槽的泵筒 ,可使砂粒在柱塞旋转时被挤入防砂槽内 ,而在下一个冲程时又被液流冲出 ,从而防止了砂卡。这种防砂卡泵在大庆油田 92口油井中使用 ,比普通抽油泵平均泵效提高约 3% ,平均检泵周期延长 5 2 5 8d     

φ95mm有杆抽油泵失效分析及预防措施

根据胜坨油田近几年采用９５ｍｍ有杆抽油泵提液的实践,分析了造成这种抽油泵失效的原因,包括与其配套的脱节器失效、抽油杆断脱、泵漏、电动机不配套和生产管理不善等。为增强泵的提液能力和工作可靠性,提出５项预防措施：（１）选择有充足供液能力的油井;（２）在保持相同泵效的情况下,泵的沉没度应略大于小泵,推荐按４５０～５００ｍ设计;（３）采用Ｈ级超高强度抽油杆柱,并在杆柱底部配置一定重量的加重杆;（４）采用长冲程、低冲次的参数匹配,推荐光杆冲程大于５ｍ,冲次小于６ｍｉｎ－１;（５）为提高泵筒、活塞和阀座的防腐耐磨性,推荐采用“氧化锆阀球和阀座＋喷焊柱塞＋氮化泵筒”的结构形式。     

抽油泵柱塞和泵筒环隙漏失量计算的新公式

柱塞和泵筒在井下工作时因受井液压力、温度和轴向力等因素的影响,柱塞外径和泵筒内径产生径向位移,改变了初始装配间隙值,使柱塞和泵筒环隙沿柱塞长度近似呈倒锥形,且在井下通常泵筒和柱塞的轴线是不完全平行的。根据流体动力学楔形缝隙流动理论,应用MATLAB符号数学工具箱,导出了泵筒和柱塞的轴线在平行和不平行2种情况下环隙漏失量的精确和简便近似计算公式,为抽油泵泵效的计算提供了理论依据。     

水驱高含水油井杆管偏磨原因的力学分析

建立了抽油机井杆管偏磨原因力学分析的力学模型。给出了垂直油井杆管偏磨临界轴向压力的计算公式和抽油杆柱轴向分布力的模拟方法 ;推导了供液不足油井液击力的计算公式 ,改进了柱塞下行阻力的计算方法。系统分析了含水与沉没度对杆管偏磨临界轴向压力与柱塞下行阻力的影响。分析结果表明 :(1)高含水油井在低沉没度下运行会明显加剧抽油杆柱的轴向振动 ,降低杆管偏磨的临界轴向压力 ;(2 )对于高含水低沉没度运行的油井 ,若油井供液不足将使柱塞下冲程泵内产生液击 ,柱塞下行阻力会明显增加。因此 ,高含水油井在低沉没度下运行时 ,抽油杆柱轴向振动的加剧或液击都会严重恶化抽油杆柱的受力或直接导致杆管产生偏磨     

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。     

有杆射流泵分层采油技术

针对低渗透含油饱和度高的地层供液能量不足给有杆泵采油带来的冲程损失大、泵效低等问题,开展了有杆射流泵分层采油工艺研究。在有杆泵末端增加射流泵,通过封隔器将高低渗透层段分开,利用高渗层产生的液量,作为射流泵的动力液,在低渗透层段产生压降,从而提高低渗层的产液能力。介绍了有杆射流泵组合分采的工作原理、参数优选及现场应用情况。2006年在河南油田现场应用13口井,工艺成功率100%,有效率100%,累计增产原油2197t。     

大斜度井段低沉没度工况排采泵阀动力学特性

目前对于煤系地层天然气井所配套有杆泵泵阀动力特性的研究,主要是移植和借鉴常规油气井抽油泵泵阀的分析方法,多针对油气井开采较高的沉没度,并没有考虑低沉没度和大斜度工况下的泵阀动力学和水力摩阻等参数的影响,也没有揭示水平井泵阀顺利开启所需要的具体条件。为此,综合考虑低沉没度和大斜度等因素耦合的影响,推导造斜段泵阀随井液运动微分方程组,建立有杆泵井液流经泵阀阀隙水力摩阻数学模型,基于数值模拟的方法研究了水平井泵阀动力学、水力摩阻与临界沉没度。研究结果表明:①低沉没度和大斜度耦合作用下,增大冲程和冲次会提高造斜段泵阀阀球的升程、速度和加速度,缩短加速度趋向平缓所用的时间,并且水平井泵阀开启瞬间阀球会出现短暂的周期性波动;②受弹簧力与阀球重力的双重作用,水平井有杆泵的临界沉没度明显低于直井工况且固定阀球伴随弹簧快速复位,这有利于顺利开启水平井的游动阀球和固定阀球并提高泵效;③增大冲程、冲次和泵径会使水平井有杆泵井液流经泵阀水力摩阻及其临界沉没度变大,并且增大冲程更有利于提高低流速井液入泵流速,但同时也会显著地提高临界沉没度。结论认为,该研究成果对于保障煤系地层天然气井连续稳定排采和提高有杆泵的可靠性都具有重要的参考意义。     

杆式泵泵筒内流体流动规律的数值模拟

针对杆式泵泵简内的流体流动问题,采用湍流模型的K-ε两方程模型和有限元方法,对在一个抽油循环中阀与活塞在几个特定的位置的流体流动进行了建模与计算,具体分析了处于阀道内和同心环状空间中的原油在上下冲程的运动规律。通过计算知,泵筒内流体的最大速度与入口端的初始流连基本满足线性关系,而最大流压与入口端的初始流速不满足线性关系,直径大的泵,其流压整体上要比直径小的泵要小,分析结果可为杆式泵的内部结构设计和几何参数的确定提供一定的参考依据。     

液压反馈自封高效节能柱塞泵的研究与应用

针对目前采用的柱塞泵摩阻大、漏失大、寿命短等问题，提出了一种新型液压反馈高效节能自封柱塞泵（HSP）。该泵的柱塞芯由中部开有若干个径向槽孔的金属管制成，柱塞上装有一个弹性伸缩套，套在中心筛管柱塞芯上，在弹性伸缩套外面套有若干个耐磨的密封环。上行程时柱塞内部的流体压力作用到胶套内表面上使之向外膨胀，使密封环始终压在泵筒内壁上，形成良好的密封；下行程时弹性伸缩套恢复原状，柱塞和泵筒之间产生间隙。通过有限元力学分析，证明该泵克服了常规柱塞泵摩阻大、效率低、寿命短等不足。室内试验表明该泵实现了下行“无”摩阻，上行自封“无”漏失，专用耐磨环实现了长寿命的目的。现场试验表明，在供液条件充足的情况下，该泵泵效达到60%~80%，可高效节能连续工作2 年以上。