抽油泵失效原因簡析及應(yīng)對(duì)措施

劉春林 白永剛 張麗娜 劉東章

【摘要】抽油機(jī)井作業(yè)施工過程中，由于抽油泵失效造成的作業(yè)返修占到40%以上，造成抽油泵失效的原因很多，有作業(yè)施工質(zhì)量、采油礦管理、地層影響以及泵本身質(zhì)量等問題。由于以上問題的存在，造成作業(yè)工作量加大、原油產(chǎn)量緊張、開采成本增加。本文就抽油泵失效原因進(jìn)行了簡要分析，提出了防范措施。

【關(guān)鍵詞】抽油泵 失效 措施

1 失效原因簡析

2011年1月—2012年12月抽油泵質(zhì)量鑒定分類表1所示。

1.1 作業(yè)施工質(zhì)量方面

由于現(xiàn)場條件和周圍環(huán)境的限制，不能保證下井管桿的清潔。同時(shí)由于控制成本，部分老化的管桿還在繼續(xù)使用，地面部分泥土、砂粒、管桿壁上的鐵銹、垢、死油等沉淀到固定閥上，造成閥密封不嚴(yán)或堵塞閥球，在活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)造成活塞發(fā)卡不能正常抽油；某些泥質(zhì)含量較高油井，在抽油過程中，出現(xiàn)周期性的固定閥堵塞，需多次作業(yè)更換固定閥座。從現(xiàn)場取出來的固定閥看，都有污物沉淀。如C11-10井，2012年3月31日下總機(jī)廠D44mm×3.3m新泵，未生產(chǎn)，示功圖反映為泵漏，提出后鑒定發(fā)現(xiàn)泵筒和固定閥內(nèi)被鐵屑塞滿，致使閥球與閥座座封不嚴(yán)。近兩年鑒定的87臺(tái)抽油泵中，43臺(tái)屬于此類情況，只是鐵屑、碎石塊、膠皮、雜草、粘稠狀死油塊等污物不同。

1.2 地層因素影響

由于地層條件復(fù)雜，地層出砂嚴(yán)重、產(chǎn)出液的高含水腐蝕性，不同程度的造成泵筒、柱塞、球閥的磨損腐蝕，使抽油泵失效。

1.3 抽油泵本身質(zhì)量問題

目前泵筒本身質(zhì)量問題主要是由材質(zhì)與加工工藝引起，導(dǎo)致固定凡爾刺漏、活塞上罩脫斷、泄油器銷子刺壞、柱塞與泵筒間隙變大?，F(xiàn)就引起抽油泵失效占比重大的凡爾失效進(jìn)行原因分析。

1.3.1 凡爾失效

（1）熱處理工藝的影響。

固定凡爾大都采用6Cr18Mo或9Cr18Mo材料制成。Cr在調(diào)制結(jié)構(gòu)鋼中的主要作用是提高淬透性，使鋼經(jīng)淬火回火后具有較好的力學(xué)性能；而Mo在鋼中能提高淬透性和熱強(qiáng)性，防止回火脆性。在熱處理工藝中處理不當(dāng)，將會(huì)造成固定凡爾的刺漏。

（2）液擊和氣蝕的影響。

在絕大多數(shù)情況下，抽油泵達(dá)不到理想工況，在上沖程過程中，泵腔內(nèi)液體未充滿時(shí)，泵腔頂部將出現(xiàn)低壓氣頂，在下沖程過程中，在活塞接觸液體前游動(dòng)閥處于關(guān)閉狀態(tài)，與液體接觸的瞬間液壓突然升高，游動(dòng)閥被打開，出現(xiàn)負(fù)向液擊現(xiàn)象；在下沖程向上沖程轉(zhuǎn)換的瞬間，游動(dòng)閥由打開狀態(tài)轉(zhuǎn)換為關(guān)閉狀態(tài)，出現(xiàn)正向液擊現(xiàn)象；同時(shí)在泵腔內(nèi)出現(xiàn)低壓氣頂時(shí)，液體被氣化，而下沖程泵閥被打開的瞬間，又出現(xiàn)高壓狀態(tài)，氣化的液體又被液化，形成瞬時(shí)真空，產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。在液擊和氣蝕的頻繁作用下使固定凡爾和游動(dòng)凡爾失效。 1.3.2 游動(dòng)凡爾罩脫斷

游動(dòng)凡爾罩在理想狀態(tài)下，所受的力為抽油桿本身的重力和其向上的拉力、泵筒與活塞之間的摩擦力、液柱的慣性載荷等，凡爾罩在受到外力的綜合交替作用下，形成了兩個(gè)以凡爾罩為支點(diǎn)的力矩，這兩個(gè)力矩在每個(gè)沖次中交替出現(xiàn)，加速了凡爾罩的疲勞破壞，尤其在活塞下行程時(shí)，凡爾打開的瞬間，高速高壓的液流沖擊閥球，由于液流速度的不均勻和其他原因引起的振動(dòng)，使閥球運(yùn)動(dòng)偏離閥座孔軸線，碰撞球室側(cè)壁，在凡爾球的反復(fù)沖擊下，3條筋處的圓柱形內(nèi)孔變成橢圓形，3條筋的壁厚變薄，造成凡爾罩?jǐn)嗔?；同時(shí)由于力矩的存在，使拉桿和凡爾罩的結(jié)合處從過盈配合轉(zhuǎn)化或部分轉(zhuǎn)化為間隙配合，導(dǎo)致拉桿從凡爾罩上脫開。

由于檢測設(shè)備缺乏，目前對(duì)抽油泵失效的鑒定手段較單一，通過目測發(fā)現(xiàn)鑒定泵的柱塞都有不同程度的劃痕，這主要是由出砂造成。普通泵柱塞的結(jié)構(gòu)決定了砂子只進(jìn)不出，砂子聚積輕則刮傷柱塞和泵筒表面，增加漏矢量，重則發(fā)生卡泵事故。造成抽油泵失效還有工藝配套不合理、泵筒與柱塞副材料選配不當(dāng)、井身結(jié)構(gòu)等原因。