探究抽油泵基本原理及管理对策

刘翔宇，胡如意，丁建军

（渤海石油装备（天津）新世纪机械制造有限公司，天津 300280）

抽油泵在很多行业中都具有重要作用，针对抽油泵的基本原理进行探究，可以促使抽油泵的实践效果增强，并及时地发现抽油泵技术的不足，尽快地加以完善。抽油泵在实践中的应用效果受到了很多因素的影响，针对抽油泵泵效进行提升，属于当前很多抽油泵生产企业以及抽油泵的应用单位的共同目标。深度探究抽油泵的基本原理，能够为抽油泵的管理提供明确的方向，提高抽油泵的整体应用水平，促使抽油泵发挥预期的作用。

1 抽油泵的基本原理

1.1 抽油泵的概念及其类型

抽油泵的应用环境通常比较复杂，经常出现在油井中，作为井下装置，抽油泵的结构也十分复杂。泵筒、排出阀、吸入阀、活塞等属于抽油泵最关键的组成部分。不同的行业应用需求、应用条件都有所不同，为此整体来看，抽油泵包括管式抽油泵、杆式抽油泵。杆式抽油泵与管式抽油泵在实践应用中具有不同的优势与劣势。例如，很多液面相对比较低的油井中，杆式抽油泵的应用效果更好，能够满足大部分的应用需求。分析杆式抽油泵会发现，其结构和性能具有明显的特点。杆式抽油泵相较管式抽油泵，在很多产量相对较少的油井中应用价值更高，因为其泵径、泵排量等都比较小，加之杆式抽油泵的工作筒包括内部、外部两层，其应用过程中出现故障也可以快速地完成检修，整体维修管理效率比较高。

与杆式抽油泵相比，管式抽油泵也具有明显的优势，属于油田作业中应用范围比较广的仪器之一。管式抽油泵的应用成本比较低，因为相较杆式抽油泵其结构比较加单，与杆式抽油泵相比泵排量、泵径都更大。由于管式抽油泵的这种设计原理，使得管式抽油泵在下井之前需要先组装，但因为整体效率比较高，目前十分受欢迎。应用管式抽油泵的缺点是其检修维护的时间成本、人力成本都比较高，一旦出现故障，则容易影响采油工作。管式抽油泵的检修维护难度还与下泵深度、油井环境条件等有关。

1.2 抽油泵基本的工作原理

抽油泵的基本原理探究可以从其结构、性能着手。

抽油泵包括泵筒、排出阀、吸入阀以及活塞等4 个组成部分。为此抽油泵的运行过程中，其必然有一个组成部分承担着主动件的作用，抽油泵中的活塞就是主动件。主动件在抽油泵中主要是起到改变泵内压力的作用。有主动件，就会有从动件，在抽油泵中从动件指的是泵阀，泵阀的启动受到了阀球上下压力的影响。泵阀打开后，阀座孔内会有液体流过。具体可以从抽油泵在上冲程、下冲程的工作状态进行分析。上冲程中抽油泵完成的工作室排出液体的任务，所以抽油泵要在油井内吸入液体。操作的时候会通过抽油杆柱完成柱塞的拉动任务，液柱的压力会导致游动阀关闭，如此便可以让后续的一系列运动过程顺利。原油要顺利地吸入抽油泵的泵内，柱塞下方的泵腔容积需要不断地增大，达到降低泵内压力的时候，便可以确保原油吸入。液体这时候都积聚在抽油泵的柱塞上，抽油泵运转时可以让原油排到地面。即抽油泵的采油过程具有循环性，抽油泵的运转状态决定了采油的效率。抽油泵的泵内会有一定的压力，这一压力与沉没压力要有压力差，而且通常是前者低于后者，才能够促使液体顺利地进入泵内。

抽油泵的下冲程中抽油杆柱、柱塞自然都依然发挥着作用，而且与上冲程的运动方向相反。在下冲程中值得注意的是抽油泵的泵内压力与抽油泵的液柱压力，只有当这两者存在压力差，而且是前者大于后者的时候，泵排液才会产生。固定阀、游动阀之间会存在液体，这些液体会受到柱塞的压缩，继而促使泵内压力不断地增加，让固定阀、游动阀在需要的时候关闭、顶开，以达到排出泵内液体的目的。抽油杆、油管在抽油泵的下冲程运行状态中的时候，会出现缩短、伸长的情况，这与柱塞上的液体压力转移有关。

2 抽油泵泵效的影响因素及其对策

2.1 影响因素

影响抽油泵泵效的因素非常多，涉及主客观两个方面。抽油泵在应用过程中由于应用环境十分复杂，应用过程缺乏规范性，抑或者抽油泵本身的结构和性能存在问题，便会导致抽油泵在使用过程中出现漏失现象，甚至在一些具体的情况下，还会发生阀门关闭滞后等问题，抽油泵的泵效会明显降低。很多抽油泵的应用人员在抽油泵下井前对抽油泵的检修不到位，以至于抽油泵的漏失问题没有及时发现，下井后漏失现象严重。很多油井的井斜相对比较大，应用抽油泵的时候抽油泵会因此受到较大程度的磨损，抽油泵的泵效明显降低。针对抽油泵的清理维护效果较差，也会导致很多抽油泵内存在杂质污垢，影响泵内压力，继而导致排出液体的效果较差。

抽油泵运行过程中，无论是上冲程还是下冲程，其油管以及抽油杆都会伸长或者缩短，会产生冲程损失，影响到抽油泵的泵效。分析抽油泵的材料力学会发现，其在运行过程中上下冲程的损失十分明显，一旦没有及时地调控抽油泵的关键技术，可能导致抽油泵的泵效远不如预期。当操作人员控制不当，导致抽油泵的冲程过大的时候，抽油泵会因为惯性载荷而泵效降低。抽油杆作为抽油泵十分重要的组成部分，当其性能不佳的时候，会引起冲程滞后性等问题。不同的油井环境与条件不同，原油的性质存在一定的差别，当原油的黏度过高的时候，抽油泵泵效也会受到消极影响。抽油泵的抽油杆柱会因为其泵内压力而变形、弯曲，没有及时检修，轻则出现冲程损失，重则导致抽油泵故障，无论哪种情况，都会降低抽油泵的泵效。

沉没度低也属于抽油泵泵效降低的影响因素，因为沉没度低会导致泵筒液体无法顺利充满，自然地排出地面的液体就会比预期少。分析此种影响因素，可以发现泵筒容积会受到气体的影响，当气体压力越大对泵筒容积的挤压就越大，泵筒容积不断地缩小，能够进入泵筒内的液体就会越少，抽油泵的泵效当然无法达到预期。抽油泵在不断地使用的过程中，其各个组成部分都会受到应用环境与条件的影响，各个零部件之间也会磨损，继而出现不同程度的磨损、腐蚀，对抽油泵整体性能产生消极的影响，导致抽油泵的泵效降低。

2.2 对策

为了确保抽油泵的泵效达到预期的水平，应当针对抽油泵的采购、检修以及操作各环节的工作加以控制，提高抽油泵的整体管理水平。抽油泵应用过程中冲程的冲距对其泵效存在直接的影响，为了避免产生冲程损失，应当结合实际情况，调整抽油泵的冲距，促使其始终处于最佳的运行状态中。应用抽油泵之前，应当对应用环境、应用条件等进行勘测研究，基于精准的参数指定应用方案，以确保抽油泵泵挂的深度科学、合理，能够促使抽油泵泵效达到预期。抽油杆、杆柱作为抽油泵重要的组成部分，两者之间的组合要合理，并且要在抽油泵下井之前进行试验，确定其符合应用方案之后方可以投入使用。油井的深度较大的时候，为了确保抽油泵泵效良好发挥，应当采用油管锚提高抽油泵的应用稳定性。很多油井内部的气体含量相对比较高，应用气锚可以解决一定的问题。原油的性质对抽油泵的泵效影响也比较大，所以当遇到了黏度比较高的原油时，要选择有效降低黏度的手段。不同的抽油泵适用不同情况的油井，提前做好勘测计算工作，可以选择最佳的抽油泵开展采油工作。实践发现，提高抽油泵的泵效，以及延长抽油泵的使用寿命，都可以通过低冲次、长冲程的操作方式来达成。

3 抽油泵的常见故障及其管理对策

3.1 常见故障

液击、气体等都属于抽油泵在运行过程中比较常见的问题，对抽油泵泵效的影响非常大。抽油泵上冲程的时候，容易受到很多因素的影响而出现供液不足的问题，也会出现抽油泵其他组成部分堵塞的现象，泵排量因此受到较大的影响。抽油泵的泵腔内只有充满液体的时候，其排出地面的液体才会达到预期。但是，当此类故障存在的时候，泵腔内往往液体不足，泵腔顶部的气压会与泵腔液体充满时不一样，发生低气压顶问题的概率比较大。加之抽油泵处于长冲程的状态中，这种问题对泵效的影响不明显，但是一旦进入下冲程，抽油泵的游动阀会关闭，液压在这样的情况下升高速度非常快，抽油泵的游动阀又会打开，这样反复循环，抽油泵会发生故障，导致抽油泵无法正常使用。

气体是抽油泵出现气锁现象的重要诱因。抽油泵在运行过程中，其泵筒内部的气体会发生变化，会受到油井内部的游离气体的影响，泵筒内部的容积减小，则会导致泵筒内的液体纳入不足，影响抽油泵的泵效。很多抽油泵的检修维护力度不够，会导致抽油泵的泵筒内以及其他部分或缝隙存在余油或者杂质污垢，以至于在应用过程中出现气锁现象，导致抽油泵出现不同程度的故障，消极影响比较多。固定阀、游动阀都属于影响抽油泵泵效的重要部件，而固定阀、游动阀的开启、闭合会影响泵筒内的气体，一旦这部分零部件的协作存在问题，抽油泵的泵效必然受到影响。

3.2 管理对策

为了确保抽油泵的泵效达到预期，延长抽油泵的使用寿命，降低抽油泵的使用成本，应当根据抽油泵的结构性能、应用环境与条件等制定抽油泵管理对策。在实践中针对应用过的抽油泵进行定期的检修、维护，及时地清除抽油泵各个零部件的杂质和污垢，按照要求和标准清洗抽油泵。针对抽油泵的使用方法要加以规范，降低抽油泵的故障率。例如，在操作过程中合理控制抽油泵的沉没度，确保抽油泵的使用效果达到最佳。很多单位在应用抽油泵的时候，对抽油泵的清洗不到位，以至于抽油泵的泵筒容积变小，充满度较差。安排专业的人员定期清洗一方面可以提高清洗的效果，另一方面，可以做好各种记录，能够更好地控制抽油泵的泵效。碰泵的方法实施的时候，要选择泵径合理的大泵，也要针对抽油泵的实际情况进行分析，当其存在脱节器的时候，不能采用碰泵这种方法。

优化抽油泵的应用环境与条件，可以提高抽油泵的泵效，也可以降低抽油泵的故障率。通常情况下，积极开展洗井工作，可以为一系列的施工创造有利的条件。对抽油泵的使用而言，洗井可以让那些会影响抽油泵运行效率的杂质、污垢，尤其是铁锈、蜡等及时地清除。洗井的过程中，要安排专业的技术人员操作，避免造成不良后果。井筒内的洗井液的注入方式、注入量等都要合理，以避免对油井造成破坏。洗井液的选择要结合洗井的需求加以确定，一些油井内部的砂砾较多、油层较厚，控制油管出口与井底两个部位的压力差，能够增强洗井的效果。在抽油泵的使用过程中积极地总结经验和教训，针对抽油泵的检修维护记录加以分析，能够为抽油泵的结构性能优化提供客观的数据，促使抽油泵的技术水平不断地提升，能够在应用实践的过程中发挥出预期的泵效，延长抽油泵的使用寿命，促使采油企业获得更大的经济效益和社会效益。

4 结语

综上所述，深入地探究抽油泵的基本原理，可以促使应用抽油泵的工作人员及时地、准确地发现抽油泵存在的问题，结合基本原理采取最规范的使用方法，提高抽油泵的应用效果。探究基本原理对抽油泵维护管理也具有积极的作用，技术人员与管理人员沟通、交流，全面地把握抽油泵的实际情况，抓住抽油泵管理的重点、难点，制定完善的管理方案，能够降低抽油泵的故障率，降低抽油泵的应用成本，促使抽油泵创造最大化的经济价值。