抽油泵阀罩的应力计算及失效分析

对某采油厂失效抽油泵的调查发现,阀罩内部磨损而引起的阀罩卡阀球事故已成为抽油泵失效的主要原因之一。应用ANSYS/LS-DYNA软件,建立阀球撞击阀罩力学模型,分析抽油泵阀罩的受力。结果表明：柱塞在上、下冲程运动过程中,阀球频繁开启撞击阀罩,导致阀罩局部应力过大,使阀罩局部产生疲劳破坏,阀球不能正常工作。仿真结果与现场实际吻合较好,对抽油泵阀罩的结构改进提供了依据。     

高强度抽油泵阀罩的研制与应用

为了从根本上解决抽油泵柱塞阀罩断裂的问题,从整体结构上对其进行了改进,先后研制了2种不同结构的高强度抽油泵阀罩。这2种高强度抽油泵阀罩都具有结构新颖独特、机械强度高、使用寿命长等特点,解决了普通抽油泵阀罩机械强度低、工作过程中受到阀球频繁冲击、容易断裂的问题。现场应用表明,高强度抽油泵阀罩未出现断裂现象,有很好的推广应用前景。     

抽油泵阀球直径的选择

作者在分析了抽油泵阀球直径尺寸对液体流动性、泵阀开启灵活性和阀罩及阀座结构布置的影响后,指出:采用较大直径的阀球,有利于液体的流动,但泵阀开启欠灵,也给阀罩结构设计带来困难,应该在结构允许的前提下,选用尽可能大的阀球。据此推荐了估算阀球直径的经验公式,给出了阀球直径系列,制造阀球的技术条件和专业生产厂采用的阀球直径数据。     

一种新型注水泵泵阀

油田现有注水泵泵阀为吸入阀和排出阀2套独立的泵阀,维修很不方便。鉴于此,研制了一种整体泵阀,即将2套独立的泵阀合二为一,以优化泵阀结构,方便维修。这种新型泵阀主要由组合阀体、组合进液阀片、组合进液阀片体、组合排液阀、弹簧座、销子和弹簧等组成。阐述了泵阀的结构特点、工作原理以及试验情况。现场应用表明,新型泵阀的使用寿命比原有泵阀至少延长了1倍,有效地解决了原泵阀存在的问题,提高了注水系统的可靠性和注水工作效率。     

配置弹性阀罩的有杆抽油泵泵阀

<正> 当前,在国内外机械采油中,有杆抽油泵的球阀基本上都采用全刚性的限制阀球跳高的阀罩。在深井、泵液有强烈腐蚀活性和含砂量大的情况下,泵阀往往因阀罩的磨损、变形和破坏而损坏,这种情况在很大程度上与阀罩的刚性结构(阀罩受冲击-弯曲载荷)有关。苏联研制了一种配置弹性阀罩的泵阀,     

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。     

液压反馈式抽稠泵防漏失研究

针对塔河油田液压反馈式抽稠泵由于泵漏失导致的检泵次数逐渐增多的问题,进行了防漏失研究。抽稠泵与当量泵径接近的常规泵的参数对比表明：常规抽稠泵存在进油阀阀球直径、进油阀阀座流道偏小的问题,从而造成泵阀关闭滞后或关闭不严,最终导致漏失。利用阀球运动速度与阀球阀罩径向、轴向间隙实验,分析了抽稠泵阀球阀罩径向、轴向间隙的合理性,对抽稠泵进油阀位置、阀球尺寸、阀球密度、阀球阀罩径向间隙进行了优化。经现场试验,优化后的抽稠泵明显降低了漏失,提高了泵效,延长了检泵周期,具有良好的推广价值。     

抽油泵柱塞防断上阀罩的研制与应用

标准型抽油泵柱塞上阀罩的工作缺陷是出油孔壁磨损断裂，影响出油孔壁断裂的主要因素是阀球撞击的不确定性，在分析阀球碰撞时对上阀罩产生影响和上阀罩结构缺陷的基础上，设计了此防断上阀罩。该防断上阀罩改变了标准型上阀罩结构设计，延长了使用寿命。     

采用半球形柱塞阀的新型斜井抽油泵

目前,一些造斜点浅、斜度大的定向井仍采用普通有杆泵生产,因井斜和受力状态改变,使泵阀启闭动作滞后,阀球偏击旁落,泵效明显降低甚至不出油。为此,设计了一种适用于大斜度井和水平井的新型斜井抽油泵。这种泵的泵筒采用特殊的固体渗硼工艺,柱塞采用热喷焊镍基合金工艺,防腐且耐磨性优越;泵阀件采用带导向杆的半球形柱塞结构,弹簧制动,精确控制阀球与阀座对中,启闭动作及时。实践证明,该泵用于大斜度油井具有泵效高、寿命长等优点。     

超深油井抽油泵研制及应用

为满足超深油井的生产需要,研制了超深油井抽油泵。该泵对泵筒、柱塞、固定阀做了设计,改善了泵筒受力状况,提高了螺纹的密封性能和抗拉强度。采用双闭式阀罩结构,减小了开口阀罩损坏的概率,新型双固定阀(或单固定阀)结构设计,不仅增加了可靠性,而且降低了制造成本。现场应用表明,该泵最长使用寿命达到7个月以上,泵效平均达到35%以上,且性能可靠,未发生由于抽油泵失效造成检泵作业的情况,满足深井、加深泵挂油井生产和工艺设计的要求,效果良好,具有广阔的推广应用前景。     

钻井泵泵阀失效的动力学分析及泵阀变螺距弹簧设计

从动力学角度阐明了钻井泵泵阀失效的原因。由于各种参数的相互影响，使阀盘产生纵向振谐窜动和径向失稳漂移，这不但延长了阀隙存在时间，还会使三体（阀盘、阀座、磨粒）产生不均匀磨粒磨损（偏磨），最终导致泵阀早期失效。鉴于此，笔者试图设计泵阀的变螺距弹簧，以消除阀盘的纵向振谐窜动和径向失稳漂移，提高泵阀工作寿命。还叙述了变螺距弹簧的设计原则和程序，并进行了设计计算。     

钻井泵阀结构参数与失效的关系

在现场调查的基础上，对失效钻井泵阀进行了分析，并检测了7个失效泵阀的阀橡胶尺寸。测试与分析结果表明，阀橡胶厚度是影响泵阀失效的重要因素，现用泵阀平均使用寿命较低的主要原因是阀橡胶厚度参数不合理。指明在不改变现用泵阀材料的条件下，通过优选阀橡胶厚度参数，以及提高阀橡胶密封锥面与阀体金属密封锥面装配后的同轴度，完全有可能大幅度延长国产泵阀平均使用寿命。     

稠油强启闭抽油泵的研制与应用

河南油田对稠油水平井采用偏心抽稠泵、水平一次泵或将抽油泵下至水平段的开采方法,存在固定阀启闭滞后、井斜较大时柱塞与泵筒已发生偏磨和球阀扶正等问题。为此,研制了稠油强启闭抽油泵。该泵设有2组游动阀总成和1组固定阀总成,游动阀为强启闭结构,固定阀罩内直径与固定阀球直径之间的间隙小,能有效防止阀球漂移,同时复位弹簧可以起到一定的扶正及强制回位作用。楼平6井和新2301井的现场应用结果表明,该泵能大幅提高产液量和效率,累计生产时间达201 d,对稠油水平井和大斜度井具有较好的适应性。     

钻井泵吸入阀的设计和使用探讨

钻井泵泵阀分吸入阀和排出阀，吸入阀的消耗占泵阀费用的７０％。吸入阀寿命的高低直接影响钻井泵的寿命。文中从吸入阀的阀座、阀体、弹簧等设计结构和使用情况进行分析研究，提出了解决的方法。     

关于阀球直径对泵阀开启压差影响的讨论

<正> 文献[1]研究了阀球直径对泵阀开启压差的影响,并在理论分析的基础上绘制了阀球直径D、阀球材料密度ρ与泵阀开启压差△p的关系曲线。经分析发现,文献[1]给出的阀球直径对泵阀开启压差影响的理论计算式存在着较大的误差,不可用于工程计算。就此问题与作者商榷。     

聚驱井抽油泵排出阀阀罩过流阻力研究

聚合物驱开发原油过程中,由于流体黏度较高,抽油泵排出阀阀罩过流阻力通常较为显著,从而对抽油泵阀罩载荷分析及优化设计提出了挑战。但是,现有的阀罩过流阻力确定方法主要依赖于室内清水试验,与高黏流体性质差异较大,难以用于聚驱井阀罩过流阻力分析。因此,通过综合运用数值模拟及室内试验方法,分析了流体黏度、流量、阀罩开口宽度及开口长度等多种因素对阀罩过流阻力的影响,并构建适用于聚驱井的过流阻力经验计算公式,为聚驱井抽油泵阀罩的优化设计提供依据。研究结果表明:流体黏度及流量的增加均会导致阀罩过流阻力显著增大;而在满足强度要求的前提下,适当增加阀罩开口宽度及长度,可以有效降低阀罩过流阻力。研究结果可为油田提高采收率提供参考。     

压裂泵泵阀失效分析

对U类和O类泵阀的失效分析表明,压裂泵泵阀受高压冲击载荷和高含砂高酸度压裂酸化液冲蚀作用,产生磨料磨损、冲蚀磨损和疲劳磨损,导致密封失效,使用寿命低。为提高泵阀使用寿命,应优化阀锥角、阀盘结构及密封胶圈形状;选用合适的泵阀材料和热处理工艺,提高泵阀心部硬度,增加高硬度层厚度,改善其使用性能。     

抽油泵高效固定阀罩的研制与应用

文章分析了导致中高油气比油井泵效较低的原因，针对普通固定阀罩存在的缺点，对其结构进行了改进。改进后的固定阀罩使阀球关闭时间缩短，固定阀漏失量减少，流体通过固定阀时到达泵筒的过程变得较为平缓。减少了气体逸出，从而提高了泵效。     

抽油泵游动阀改进设计

针对抽油泵上游动阀罩由于阀球在出油室内频繁磨损以及来自管杆柱的交变载荷和高速、高压液流的冲击而导致疲劳断裂的情况,对游动阀结构进行了改进,去掉上游动阀的阀球、阀座和压阀接头,重新设计无阀上罩,并串连一个下游动阀,将上游动阀罩改为分体式结构。理论计算和现场应用表明,改进后的游动阀抗冲击、抗拉和抗扭性能明显提高,综合力学性能增强,延长了抽油泵使用寿命。     

大斜度井抽油泵结构改进及应用

在大斜度井中,常规管式泵采油系统存在管杆偏磨严重、泵阀关闭滞后、效率低等问题。改进了泵的结构,即:固定阀采用弹簧结构,实现强制关闭;游动阀设计有半球阀-中心连杆结构,使阀球复位准确;采用3级密封柱塞,密封可靠;改进扶正器结构,减少偏磨。研制的大斜度井抽油泵可适用于井斜为0～90°的定向井,泵效提高约7%,减少了柱塞及管杆偏磨。