泵筒带螺旋槽的新型防砂卡泵的研制与应用

螺旋槽耐磨防砂卡泵是在普通整泵筒的内壁加工几段正反交叉的盲螺旋槽。采用等径光杆柱塞，柱塞上加一使柱塞旋转的组件——液压缓冲式旋转器。其主要作用原理是，柱塞在运动中，受旋转器的作用，旋转器受到抽油杆的拉力和压力而强迫其沿顺时针方向旋转，从而带动柱塞旋转，柱塞在运动中，不仅有往复直线运动，同时还有圆周运动。磨损均匀，提高了柱塞的利用率。采用螺旋防砂槽泵筒，在柱塞旋转时，砂粒被挤入防砂槽内，而在下一个冲程时。又被液流所冲出，减少了砂卡现象。此泵在大庆油田适用，通过数据对比可以看出，具有推广使用价值。     

自旋式防砂泵的研制与应用

针对高含砂油井存在的砂埋柱塞、砂卡泵和漏失严重等问题，研制了自旋式防砂泵。该泵采用了旋转接头、螺旋阀罩、柱塞总成、刮砂器于一体的多功能防砂结构，具有排而不卡和漏失量小的特点。该泵在游动阀罩上开有螺旋槽，螺旋槽相对阀罩的轴线有一个螺旋角度，在下冲程时，流经螺旋槽的原油对柱塞产生水平分速度．产生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。通过15井次的现场试验．平均单井延长检泵周期53．4d．提高泵效5．6％。     

油井旋转柱塞防砂泵

旋转柱塞防砂泵是在普通整筒泵基础上进行两方面改进而成的:一是将整筒泵柱塞上的环型防砂槽改到泵筒内壁,并改成2～3段正反方向的双道交叉螺旋防砂槽,柱塞为光杆;二是在柱塞和抽油杆之间加一个旋转器。工作原理是当柱塞完成上冲程过程中,一部分砂粒进入柱塞与泵筒间隙中,同时柱塞顺时针旋转30°,间隙中的砂粒随着柱塞的旋转,被挤入泵筒内壁的螺旋防砂槽中,由于柱塞已到了泵筒上部,下部和中部的防砂槽已露出,已进入防砂槽的砂粒被进入固定凡尔的油流冲掉。当柱塞完成下冲程的过程中,柱塞同时继续顺时针旋转30°,间隙中的砂粒继续被挤入防砂…     

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     

抽油泵柱塞减少磨损的方法

传统的抽油泵柱塞外表面垂直轴向开有矩形防砂槽，容易造成外表面过早磨损、腐蚀剥落、拉伤漏失而失效，因此提出改进抽油泵柱塞外表面密封结构设计的两点设想：（1）在柱塞外表面上、中下设置三道截面为半圆形的螺旋防砂槽，上、下两道为左旋，中间为右旋；（2）在上部螺旋槽底开设导砂孔。采用以上两种设计形式，预计可减少抽油泵柱塞与泵筒的磨损，改善抽油泵的密封和润滑，减少泵工作过程的漏失量，避免出现泵砂卡和抽油杆脱扣，从而延长检泵周期。     

长塞环封防气防砂抽油泵的研制

针对目前解决普通抽油泵采油时产生气阻、气锁及砂卡现象的不足,研制了一种新型长塞环封防气防砂抽油泵。该泵采用长柱塞短泵筒结构,柱塞上端设计成机械强启闭防气出油阀总成,密封段采用刮砂环、补偿式金属环及非金属环间隔排列的形式防砂。大庆油田的现场试验表明,该泵能够在各种油气比的油井中高效可靠地工作,与普通抽油泵相比,平均泵效提高15%~20%,平均单井检泵周期延长90 d以上。     

等径刮砂柱塞防砂泵的研究与应用

在分析常规抽油泵在出砂油井中发生砂磨、砂卡柱塞的机理 ,以及泵不适应出砂油井工况的结构缺陷的基础上 ,创新设计了等径刮砂柱塞抽油泵 ,从根本上消除了砂卡、砂磨柱塞及泵筒的问题。这种改进设计的抽油泵工作原理与常规抽油泵相同 ,但具有 3个方面的独特优势 :( 1)防砂卡、防砂磨特性 ,能最大限度地延长柱塞和泵筒的使用寿命 ;( 2 )自动冲洗砂粒 ,防止砂卡柱塞 ;( 3)与常规泵相比 ,等径刮砂柱塞防砂泵具有明显的技术及性能优势 ,能有效延长油井生产周期 ,节省油井材料费用和作业费用 ,从而有效降低生产成本     

金属隔膜防砂抽油泵的研制与应用

针对目前在用的井下抽油泵存在的2大技术难题以及大部分防砂卡抽油泵没有广泛应用的现状,在分析和借鉴现有技术的基础上,研制了金属隔膜防砂抽油泵。该泵主要由泵筒、柱塞、上部阀罩、上游动阀总成、下部阀罩、下游动阀总成和金属隔膜组成。工作时柱塞上、下部的金属隔膜被高压原油压在泵筒上,将含有砂粒的油流与抽油泵活动部件的缝隙隔绝,使砂粒不能进入泵筒与柱塞的接触缝隙,从而达到防砂目的。现场应用结果表明,金属隔膜防砂抽油泵起到了防砂效果,可提高生产效率,泵效达到69.7%。     

预防柱塞偏磨的新型抽油泵柱塞自旋器

抽油泵泵筒和柱塞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泵筒之间的接触位置在圆周方向上不变。针对这种情况研制了一种新型柱塞防偏磨装置———柱塞自旋器。该装置能够带动柱塞做旋转运动,避免柱塞和泵筒总在某一处磨损,较圆满解决了柱塞偏磨问题。通过20井次现场试验,平均单井检泵周期延长58.2 d。     

柱塞自旋转整筒管式抽油泵旋桨的数值模拟

针对目前普通管式抽油泵在工作过程中出现的砂卡和砂埋问题,研制了柱塞自旋转整筒管式抽油泵。该泵的关键部分是柱塞自旋转体和半球旋转式固定阀,柱塞自旋转体内有一个旋桨,流体流过旋桨时,可对旋桨产生力矩,推动旋桨连同柱塞一起旋转,达到除砂目的。应用CFD软件对旋桨处的流场做数值模拟计算,结果表明,在一个冲程内,流体流过旋桨时可以产生足够的力使旋桨带动柱塞一起旋转5.72°,达到了设计要求,解决了泵筒的砂卡和砂埋问题。     

大流道抽稠防砂泵的研制与应用

针对常规抽稠泵抽汲稠油时存在吸入性能差、进油阻力大和下行困难等缺陷 ,创新设计了大流道抽稠防砂泵 ,使一些无法开抽的稠油井投入正常生产 ,并替代了部分原用的蒸汽热采和电热杆热采设备 ,提高了油井采收率 ,降低了开采成本。这种大流道抽稠防砂泵具有下面几点独特优势 :(1)进油阀流道面积大 ,进油阻力小 ;(2 )泵入口压力高 ,提高了泵充满程度和泵效 ;(3)增加了抽油杆柱下行动力 ,且下行动力大小可调 ;(4)泵柱塞两端带有刮砂结构 ,可防止砂卡柱塞 ,适用于低出砂稠油井     

碳纤维抽油杆采油系统柱塞超冲程产生机理

碳纤维抽油杆由于其本身的优势在油田得到推广;但在使用时存在柱塞超冲程现象,导致碳纤维连续抽油杆的设计使用缺少理论依据。采用运动分解的方法将抽油杆运动分解为由悬点位移激励和泵载荷激励的两个子运动,并建立相应数学模型,采用有限差分法求解,与现场数据对比,验证了模型的准确性。同时,建立了柱塞超冲程的仿真模型,分析了柱塞超冲程的产生机理及冲数、悬点冲程、泵径、泵挂和碳杆占比对柱塞超冲程的影响。仿真和分析结果表明：①柱塞相对超冲程由悬点位移激励的同频超冲程和泵载激励的谐振超冲程组成;②加载完成时悬点的速度、杆柱的谐振性能参数越大,谐振截止相位越接近3π/2,柱塞谐振超冲程越大;阀二次动作会削弱柱塞谐振超冲程;同频超冲程随抽油杆柱的固有频率增加而下降,随冲数和悬点冲程增加而上升;③柱塞相对超冲程随冲数的增加波动上升,随悬点冲程的增加先下降、后上升,随泵径的增加先上升、后下降,随泵挂的增加单调上升;④在极值冲数或较高冲数、极值碳杆占比（杆柱固有频率最低时的碳杆占比）,高泵挂时,柱塞超冲程现象明显。     

碳纤维抽油杆采油系统柱塞超冲程产生机理

碳纤维抽油杆由于其本身的优势在油田得到推广；但在使用时存在柱塞超冲程现象，导致碳纤维连续抽油杆的设计使用缺少理论依据。采用运动分解的方法将抽油杆运动分解为由悬点位移激励和泵载荷激励的两个子运动，并建立相应数学模型，采用有限差分法求解，与现场数据对比，验证了模型的准确性。同时，建立了柱塞超冲程的仿真模型，分析了柱塞超冲程的产生机理及冲数、悬点冲程、泵径、泵挂和碳杆占比对柱塞超冲程的影响。仿真和分析结果表明：①柱塞相对超冲程由悬点位移激励的同频超冲程和泵载激励的谐振超冲程组成；②加载完成时悬点的速度、杆柱的谐振性能参数越大，谐振截止相位越接近3π/2，柱塞谐振超冲程越大；阀二次动作会削弱柱塞谐振超冲程；同频超冲程随抽油杆柱的固有频率增加而下降，随冲数和悬点冲程增加而上升；③柱塞相对超冲程随冲数的增加波动上升，随悬点冲程的增加先下降、后上升，随泵径的增加先上升、后下降，随泵挂的增加单调上升；④在极值冲数或较高冲数、极值碳杆占比（杆柱固有频率最低时的碳杆占比），高泵挂时，柱塞超冲程现象明显。     

高效防砂抽油泵的研制

针对常规抽油泵使用中易发生磨损、砂卡和脱扣的弊端, 研制了高效防砂抽油泵。这种抽油泵采用等径柱塞, 上游动阀罩内无阀球, 仅通过螺纹与柱塞上部连接; 在柱塞上部和下部沿圆周方向开1圈或几圈径向通孔; 在下游动阀罩下部连接有引鞋, 引鞋上开有导流通孔和导流槽。10口试验井的现场使用表明, 这种泵具有减小磨损、减少泵漏失、防止砂卡和脱扣等特点,且结构简单, 维修方便, 成本低, 适用范围广, 已在胜利油田滨南采油厂推广应用, 取得明显经济效益。     

长柱塞注汽转抽两用抽油泵的设计与应用

为满足稠油单井吞吐注汽工艺的需要 ,设计了长柱塞注汽转抽两用抽油泵。这种泵采用在中间接箍上开槽的结构实现注汽转抽 ,注抽转换简单 ,需要注汽时只要下放柱塞 ,露出注汽孔 ,即可注汽 ,抽油时上提柱塞即可正常工作 ,结构简单 ,操作方便 ,大大节约了作业费用和时间 ;同时针对稠油含砂严重 ,在结构设计上还使泵具备防砂功能。这种泵在新疆克拉玛依油田采油一厂和采油五厂获成功使用 ,取得了良好效果     

国外新型有杆抽油泵及其特点

有杆抽油泵是有杆抽油装置的最关键部分。为了推动有杆抽油的技术进步,提高采油经济效益,国外研制成功了一系列新型有杆抽油泵,即,双管泵和多相泵等抽稠泵;抗冲蚀泵、自旋转柱塞泵、防砂防气泵和旋流柱塞泵等防砂泵;连续油管抽油泵、下冲程泵和带收集柱塞抽油泵等高效抽油泵。文章简介了这些泵的技术特点。     

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。     

曲柄滑块抽油机井下杆柱动力学分析

以曲柄滑块式丛式井抽油机和井下抽油杆柱为研究对象,基于ANSYS建立了单机单井工况曲柄滑块抽油机的运动学模型,运用ANSYS瞬态动力学的分析方法准确表述了单机单井曲柄滑块抽油机滑块的位移、速度和加速度,通过分析得到了柱塞的运动曲线以及速度、加速度的变化规律。通过建立抽油杆与柱塞的动力学模型,采用模态分析方法得到了抽油泵内杆柱的固有频率和不同模态下的变形量与振动情况。该项研究为新型抽油机的研制奠定了理论基础,同时为防止抽油杆柱断脱提供了理论依据。     

自旋式脱接器在临盘油田的应用

为保障临盘采油厂的大泵井正常生产 ,购进了自旋式脱接器。这种脱接器由上体和下体两部分组成 ,上体包括轨道管和轨道套 ;下体包括接头、挡圈、弹簧、滑套和中心杆。自旋式脱接器可在任意位置和角度对接和脱开 ,对接和脱开时只需下放和上提抽油杆柱即可完成。当泵砂卡时 ,左旋抽油杆柱即可脱开 ,解决了砂卡井脱接器不能脱开的难题。该脱接器可重复对接12 0次以上 ,耐疲劳寿命 7× 10 7次以上