三元复合驱抽油泵制造精度等级选择

李淑昕，王 珣

（大庆油田有限责任公司采油一厂第三油矿，黑龙江大庆 163000）

三元复合驱抽油泵制造精度等级选择

（大庆油田有限责任公司采油一厂第三油矿，黑龙江大庆 163000）

分别对大流道抽油泵磨损速度、泵筒和活塞摩擦阻力两方面进行计算，分析确定三元复合驱抽油泵制造精度等级。

抽油泵；磨损；摩擦阻力；适用性

三元复合驱的投产，使产出液的含气量、黏度等水力学特性与传统水驱井对比发生很大的变化，为此需要重新确定合适的抽油泵制造等级以满足生产需求。确定井下抽油泵的制造精度等级，主要从抽油泵磨损速度、泵筒与活塞摩擦阻力两方面进行考虑。抽油泵在加工时存在一定的初始间隙（见表1），精度越高间隙越小，初始间隙随着运行逐步扩大，漏失量逐步放大，达到一定程度需要漏失检泵。初始间隙进入的液体对泵筒与活塞起到润滑作用，间隙越小，泵筒和柱塞之间的摩擦阻力越大，使得抽油杆在下行程时纵向压缩载荷增大，抽油杆柱失稳产生纵向弯曲，抽油杆与油管偏磨加重，杆断率增大。因此在选择下泵级数时要找到一个平衡点，既减缓泵漏失，又把杆偏磨断产生的检泵率控制在一定范围内。

表1 抽油泵衬套与柱塞的初始间隙

1 抽油泵磨损

根据泵间隙漏失量[1]计算见式1，进行定量的分析：柱塞长度1.2m，柱塞上下压差10MPa，漏失量为40%时认为泵失效，μ柴油=0.002 505Pa·s（柴油与三元复合驱产出液流体特性近似），得到泵失效时抽油泵衬套与柱塞的间隙。

式中：q漏失量，m3/s；D柱塞或泵筒直径，m；δ抽油泵衬套与柱塞间隙，m；Δp柱塞上下压差，Pa；μ动力黏度，Pa·s；I柱塞长度，m。

将最大磨损量代入磨损系数计算公式见式2，计算得到冲程6m、冲次4/min-1时磨损系数。

式中：AT磨损系数，m/s；n冲次，次/min；XT，冲程，m；t时间，s；a与摩擦幅的性质、工作条件等因素有关，由于抽油泵在实际使用中处于含砂状态，计算时取值at=0.85。

将磨损系数代入磨损时间公式（见式3），计算出抽油泵持续工作的时间。

式中：Δ为砂粒粒径差，Δ=drmax-drmin；drmax、drmin为砂粒最大和最小直径；B为磨损系数；δ0为初始间隙。

从相关资料中我们查得，萨中油田萨尔图油层中I类油层平均粒径中值[2]为0.14～0.195mm，粒径差为0.055mm。

相同条件下，级数越高，达到允许的最大磨损量的天数越短。

2 泵筒和柱塞间摩擦阻力

计算聚驱井摩擦阻力Wf=Wfa+Wfb，其中Wfa是柱塞与泵筒间的半干摩擦力，Wfb是聚合物溶液黏弹性产生的摩擦力[3]，计算公式如下（式4～6）：

式中：l为抽油泵柱塞长度，m；D为抽油泵直径，m；δ为柱塞与泵筒间的间隙，m；Δp为柱塞上下压差，Pa；ν为柱塞运动速度m/s；μ为流体黏度，Pa·s

按照柱塞上下压差Δp=10MPa，聚合物粘度μ=20mPa·s，柱塞悬点最大运动速度ν=12.56m/s（其中冲程6m，冲次4次/分，柱塞悬点最大运动速度ν=πsn/60），柱塞长度l=1.2m计算，得到泵筒和柱塞间的摩擦阻力Wf。

通过实践当泵筒和柱塞间摩擦阻力大于2kN时发生偏磨的概率急速上升，精度为三级、四级和五级抽油泵均可满足需求。

3 结论

1）相同泵径时，级数越大，抽油泵磨损速度越快，达到最大磨损量所需的时间越短，二级泵和三级泵的漏失检泵周期能够满足生产需求。

2）相同泵径时，泵的级数越大，泵筒与柱塞之间的摩擦阻力越小；相同级数时，泵径越大，阻力越大。三级泵和四级泵的漏失检泵周期能够满足生产需求。

3）现阶段聚驱井适合下三级抽油泵，在减缓泵磨损同时杆偏磨可控制范围内。

[1] 董世民，冯娜娜，张伟.抽油泵柱塞与泵筒间隙漏失量计算方法的研究[J].石油机械，2006，（11）：20-23.

[2] 刘春发.砂岩油田注水开发中的层系井网问题[J].石油勘探与开发，1983，（4）：69-72.

[3] 孙健.聚合物驱抽油机井摩擦载荷的计算[J].石油机械，2003，（7）：12-14.

Selection of Manufacturing Precision Grade of Asp Flood Pump

Li Shu-xin，Wang Xun

In this paper，the wear rate of pumping pump，pump cylinder and piston friction resistance are calculated，and the manufacturing precision grade of ASP fl ood pump is analyzed and analyzed.

pumping pump；wear；friction resistance；applicability

TE933.306

：B

：1003–6490（2017）04–0088–01

2017–03–28

李淑昕（1990—），女，黑龙江大庆人，技术员，主要从事采油工程工作。