抽油泵失效原因分析與對策

王芳 呂建軍 王洪波 黎東 李霞

摘要：本文對抽油泵失效原因進行了分析，主要是作業(yè)施工質(zhì)量差，地層因素影響，固定凡爾刺漏，游動凡爾罩脫斷等原因，并提出了應(yīng)對措施，主要是重視作業(yè)施工質(zhì)量，改善固定凡爾材質(zhì)，合理調(diào)整抽油機工作參數(shù)，改進常規(guī)泵柱塞襯套副的結(jié)構(gòu)，采用易排砂的泵體結(jié)構(gòu)等措施，提高了抽油泵的泵效。

關(guān)鍵詞：抽油泵；失效原因；施工質(zhì)量；改善材質(zhì)

1.抽油泵失效原因簡析

1.1作業(yè)施工質(zhì)量方面

主要是由于現(xiàn)場條件和周圍環(huán)境的限制，往往不能保證下井管桿的清潔。同時由于控制成本的原因，在生產(chǎn)中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，在活塞上下運動時造成活塞卡在泵筒內(nèi)不能正常抽油；某些泥質(zhì)含量比較高的油井，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。從生產(chǎn)現(xiàn)場取出來的固定閥看，大部分都沉淀有不同程度的臟東西。

1.2地層因素影響

由于地層條件復(fù)雜，在引起抽油泵失效上，主要表現(xiàn)為地層出砂嚴(yán)重、產(chǎn)出液的高含水腐蝕性，這都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固定凡爾刺漏

常用的抽油泵固定凡爾大都采用6Cr18Mo或9Cr18Mo耐磨不銹鋼材料制成。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性，防止回火脆性。在熱處理工藝中處理不當(dāng)，將對固定凡爾的質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。

在絕大多數(shù)情況下，抽油泵達不到理想工況，在上沖程過程中，當(dāng)泵腔未被液體完全充滿時，泵腔頂部將出現(xiàn)低壓氣頂，隨后在下沖程過程中，在活塞接觸液體前游動閥一直處于關(guān)閉狀態(tài)，直至與液體接觸的瞬間液壓突然升高，游動閥被打開，出現(xiàn)負(fù)向液擊現(xiàn)象；而在抽油機下沖程向上沖程轉(zhuǎn)換的瞬間，游動閥由打開狀態(tài)轉(zhuǎn)換為關(guān)閉狀態(tài)，出現(xiàn)正向液擊現(xiàn)象；同時在泵腔內(nèi)出現(xiàn)低壓氣頂時，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凡爾失效。

1.4游動凡爾罩脫斷

活塞游動凡爾罩在理想狀態(tài)下，所受的力為抽油桿向上的拉力、抽油桿本身的重力、泵筒與活塞之間的摩擦力、液柱的慣性載荷等，正是由于在游動凡爾罩上作用的外力的綜合交替作用下，形成了兩個以游動凡爾罩為支點的力矩，這兩個力矩在每個沖次中交替出現(xiàn)，大大增加了游動凡爾罩自身的疲勞強度，特別是在活塞下行程時，游動凡爾打開的瞬間，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，使閥球運動偏離閥座孔軸線，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，形成從凡爾罩?jǐn)嗟某橛捅霉收犀F(xiàn)象；同時由于力矩的存在，使拉桿和游動凡爾罩的結(jié)合處從過盈配合轉(zhuǎn)化或部分轉(zhuǎn)化為間隙配合，導(dǎo)致拉桿從游動凡爾罩上脫開。

2.應(yīng)對措施

2.1重視作業(yè)施工質(zhì)量

從影響抽油泵失效的固定凡爾堵塞來說，作業(yè)施工過程中，特別是下管柱過程中要采取措施，注重對井口的保護，雨雪天氣施工時要尤為注意；在完井后不能只是單純的進行試壓，而要按規(guī)定進行大排量洗井；采油隊作業(yè)監(jiān)督要全過程、全方面的實施跟蹤監(jiān)督，保證作業(yè)井嚴(yán)格按要求施工。

2.2改善固定凡爾材質(zhì)

從泵閥材質(zhì)入手，用碳化鎢鋼硬質(zhì)合金閥座替代原來的6Cr18Mo或9Cr18Mo不銹鋼閥座，碳化鎢鋼硬質(zhì)合金較6Cr18Mo或9Cr18Mo硬度高，脆性大，產(chǎn)液量高（大于60t/d）的井，由于閥球與閥座的撞擊力大，使用碳化鎢鋼閥座，會因該閥座脆性大而易被閥球撞壞，導(dǎo)致泵閥漏失。目前產(chǎn)液量大于60t/d的井很少，因此建議用碳化鎢鋼硬質(zhì)合金閥座替代原來的6Cr18Mo或9Cr18Mo不銹鋼閥座，現(xiàn)在防腐泵用的就是這種材質(zhì)的閥座。經(jīng)過實踐證明效果顯著，在我們鑒定的27臺因固定凡爾刺漏失效的抽油泵中僅有1臺防腐泵閥座刺漏。

2.3合理調(diào)整抽油機工作參數(shù)

對于液擊和氣蝕引起的固定凡爾失效，應(yīng)以合理優(yōu)化抽油井工作參數(shù)入手，特別是合理下調(diào)沖次，這樣使得抽油泵的充滿程度變好，不但減少液擊和氣蝕對固定凡爾的影響，而且也減少了閥球與閥座的撞擊次數(shù)，從而延長了閥球與閥座的壽命。

2.4因地層因素影響的，可采取以下措施：

2.4.1優(yōu)選抽油泵的表面材料和表面強化工藝對井下抽油泵的表面材料和表面強化工藝進行優(yōu)選，提高泵對高含水、強腐蝕、出砂嚴(yán)重等惡劣工作環(huán)境的適應(yīng)性。

2.4.2改進常規(guī)泵柱塞襯套副的結(jié)構(gòu)，采用易排砂的泵體結(jié)構(gòu)，在柱塞上設(shè)置螺旋防砂槽和導(dǎo)砂孔，提高防砂槽的排砂能力，減少砂卡、出砂刮傷柱塞和襯套的可能性。

2.4.3根據(jù)油井區(qū)塊出砂程度制定單井防砂措施，充分利用化學(xué)固砂、復(fù)合防砂和高效防砂管等新工藝、新技術(shù)，減少油井出砂，改善井下設(shè)備的工作條件。

2.4.4對于含水高的井采取向管柱中加緩蝕劑的辦法，減輕產(chǎn)出液對固定凡爾的腐蝕。建議采油廠開展單井緩蝕試驗，并對單井緩蝕與泵站集中緩蝕兩種方式進行效益論證，探索單井緩蝕的方法。

3、結(jié)束語

為提高油井泵效，油井應(yīng)有足夠的沉沒度，管理區(qū)要根據(jù)地質(zhì)實際情況，合理安排開采進度，避免設(shè)備的超負(fù)荷運行。注意泵筒的磨損程度，筒壁厚度低于有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要做到及時更換。深井抽油泵在下井前，先要進行試泵工作。做好抽油泵的固定工作，避免因內(nèi)部液體沖擊和外力因素導(dǎo)致的位置錯位。

參考文獻：

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