ø25mm实心柱塞抽油泵结构改进

2014-01-12石海霞崔文昊

石油矿场机械 2014年2期

梁毅，石海霞，3，樊松，赵春，魏韦，崔文昊

（1.长庆油田分公司油气工艺研究院；西安710021；2.低渗透油气田勘探开发国家工程试验室，西安710021；3.西安石油大学石油工程学院，西安710065） ①

长庆油田已开发和将要开发的油田主要是低渗透和超低渗透油藏，单井日产量低。全油田日产液低于2m3的油井约占总井数的1／3，泵效仅为11.8%，系统效率10.6%。使用现有标准系列中最小直径ø28mm抽油泵［1］仍不能达到油井供排协调，主要原因是泵径偏大。如果把常用管式泵改为ø25mm抽油泵，会出现过流面积小、油流阻力大、出油阀罩壁厚更薄、阀球直径更小等问题，使抽油泵的可靠性变差。

针对以上问题，2011年长庆油田创新采用实心柱塞和双流通道结构的设计思路，研制出ø25mm实心柱塞抽油泵，并开展了2口井先导性试验，泵效提高了18.5%。在2012年扩大应用ø25mm实心柱塞抽油泵，满足了低产井需求。通过现场跟踪分析，还存在进油阀组堵死、双通流道螺纹漏失、泄油器打开等问题，严重影响了ø25mm实心柱塞抽油泵的推广应用。为此，本文结合现场实际，进行故障原因分析，并对其结构进行了改进。

1 原因分析

1.1 阀组堵死

实心柱塞泵由于受结构设计限制，导致井液中杂质沉积至进油阀组，进油阀组被沉积硬质蜡、絮状垢等杂质堵死，不能出液。如图1～2所示，固定阀及游动阀被堵死。

图1 进油阀堵死

图2 出油阀堵死

1.2 油管卡钻

上提管柱时，泄油式液压油管锚销钉没有剪断，锚定未解除，卡瓦磨平及卡瓦磨碎，油管卡钻，当上提负荷增大时，油管出现脱扣，井下油管落入人工井底，导致油管发生不同程度的弯曲变形，如图3所示。

图3 现场油管弯曲变形情况

1.3 泄油器打开

长庆油田的定向井占总井数的95%，由于井斜角度大，发现柱塞底部有撞击痕迹且发现泄油器已经打开，柱塞出泵筒撞击滑套，导致泄油器被打开。

2 改进措施

实心柱塞泵由于受结构限制，加之油井产液量低、液体流速低、流体变向等影响，井液中杂质沉降到进出油通道中，堵塞进出油通道或者堵塞游动阀组或进油阀组，使阀组坐封不严，导致漏失［2－5］。结合现场试验存在的问题，对结构进行了改进，阻挡杂物落入泵筒与外管环空之间，增大过流面积。配套新型泄油器。

2.1 阀座总成

针对进油阀组堵塞，对阀座总成进行改进，将固定阀体与阀罩的2个分离零部件改为一体结构，增加过流面积，并增加了阀罩内部空间，对防止异物堵塞阀座起到一定的作用。改进前和改进后的阀座总成结构如图4～5。

图4 改进前阀座总成

图5 改进后阀座总成

2.2 固定阀罩

对传统式固定阀罩结构（如图6）进行改进，将传统的阀罩改成梅花型，增大油流通道（如图7），同时对支承座内表面做光滑处理。

图6 传统式固定阀罩

图7 改进后固定阀罩

2.3 扶正体

改变现有扶正体的形状（如图8），防止杂物由4个扶正抓之间落入泵筒与环空之间，改进后的扶正体如图9，杂物不会落入环空之间，会引导杂物落在柱塞上部，上下冲程的过程中，柱塞也会带动落物运动，防止沉积而堵塞出油通道。改进前的油流面积为912mm2，改进之后的油流面积为1 146mm2。

图8 改进前的扶正体

图9 改进后的扶正体

2.4 双通接头

双通接头进液孔原来为6个小孔（如图10），将原来的圆孔设计改为月牙形的结构（如图11），过流面积由原来357.96mm2增大为514.36mm2，增大过流面的同时也能有效地防止大直径杂质堵塞通道。

图10 双通接头进液孔改进前

图11 双通接头进液孔改进后

2.5 滑套泄油器

ø25mm抽油泵采用的是实心柱塞结构，且泵筒与外管之间为油流通道，当安装普通的销钉泄油器时需要打通2道油流通道，所以不能在泵筒的下部安装普通的销钉泄油器。配套的锚定泄油器因为结垢造成卡瓦不能收回，出现卡死油管的现象。因此，设计出了一种安装在泵筒上方的撞击式的滑套泄油器。

2.5.1 结构

滑套泄油器安装在泵筒上方，首先应考虑在下放抽油杆柱时，如何避免柱塞撞击滑套，造成泄油；在起管柱时，如何避免卡钻。由于在下泵时，即使柱塞是贴着油管内壁下井的，在前端也会产生2.9mm的空间，滑套的前端壁厚只有2mm，这样即使柱塞贴着油管壁下井，当遇到滑套时，滑套内孔有较长的20°倒角，此时会起到一个导向的作用，引导柱塞进入泵筒，而不会带动滑套，破坏泄油器，其结构如图12。