淺談桿式泵采油工藝的優化

摘 要：本文介紹了桿式泵采油工藝的優化與改進技術措施，對改進結果的現場應用效果進行評價，并提出了鞏固措施。

關鍵詞：虎狼峁油田；桿式泵；改進措施

中圖分類號：TE933 文獻標識碼：A

1 概述

虎狼峁油田位于陜西省志丹縣境內，屬于典型的特低滲透油藏，油井全部采用管式泵采油，油井維護性作業費用高。應用桿式泵采油可以節省作業費用，提高油井生產時率。鑒于低產低效的現狀，2010年開始試驗應用Ф28mm桿式泵采油，由于受井況和桿式泵工藝等因素的制約，試驗初期應用的桿式泵存在鎖緊裝置和密封不可靠、球座端面易刺漏、拉桿和游動凡爾罩易磨損斷裂等問題，桿式泵故障的頻繁發生導致油井檢泵周期短，維護性作業費用居高不下。

2 技術改進措施

2.1 提高鎖爪壁厚

壁厚從3-4mm提高到6mm，同時在機械支撐總成下部加工三個支撐皮碗，機械支撐鎖緊后三個支撐皮碗進入支撐主體，由于過盈配合，使機械鎖緊更穩定。另外在桿式泵下端安裝固定扶正裝置，使桿式泵在油管內更居中，減少了擺動，對頂部的雙卡雙密封裝置起到了積極的作用。

2.2 改進鎖緊機構

試驗應用錨定式桿式泵，該桿式泵下井時，由于泵筒自重，使活塞到泵的上死點，這時活塞上解卡接頭進入卡塊的中心部位向外擠壓卡塊下端，使上端向內收縮，泵從油管內插入井下。當下到座封短節時，座封芯軸坐在座封短節的縮徑段上，這時活塞在泵筒內繼續下行，活塞上解卡桿脫離卡塊中心位置，在彈簧的作用下卡塊的上端向外彈出，進入座封短節的環形溝槽內，將泵泵有效固定。起泵時，上提抽油桿，當活塞上解卡接頭進入卡塊的中心位置時，卡塊下端外移，上端收回并脫離座封短節內環形溝槽而解卡。該桿式泵下井5臺，效果較好。

2.3 閥座密封端面添加紫銅墊圈并涂厭氧膠

由于紫銅墊圈材質軟，塑性好，閥座頂緊壓實后，紫銅墊圈發生塑性變形，厭氧膠固化，大大提高了閥座端面的密封性，有效減少了閥座端面的刺漏（見圖3-3）。

2.4 固定閥副采用“碳化鎢球+鈷鉻鎢座”閥副

該閥副具有耐磨損、抗沖擊、耐腐蝕等優點，同時碳化鎢球（LS30）密度是不銹鋼球（9Cr18Mo）的1.9倍，重力增大，解決了不銹鋼球由于規格縮小后質量輕而出現的回座滯后的問題，泵效明顯提高。

2.5 拉桿表面鍍鉻

拉桿表面鍍鉻后耐磨防腐性能提高，很好的解決了拉桿與導向套間隙小出現磨損斷裂的問題。

2.6 拉桿絲扣采用滾壓工藝加工

滾壓是一種無切屑的機械加工方法，在常溫下利用金屬的塑性變形，使工件改變表層結構和形狀，使機械特性得到加強，避免了切削加工形成應力集中點。

2.7 采用分體式凡爾罩

分體式凡爾罩將游動凡爾罩的閥球腔與出油腔通過梅花形擋板分離，使凡爾球起跳時不進入凡爾罩的出油腔，與凡爾罩的出油端面不直接接觸，從而解決了凡爾球對凡爾罩頻繁碰撞和研磨損耗，同時對其壁厚由4.5 mm增加到7.0mm，提高了凡爾罩自身的承載能力。

3 現場應用及效果評價

2012年虎狼峁油田針對桿式泵井主要故障，從以上幾個方面進行改進，取得了顯著效果。截至2012年底共計在用桿式泵247臺，與上年相比，在用數量從146增加到247臺，故障率從55.5%降到38.9%，不動管柱檢泵井次從11次增加到48次，桿式泵頻繁解封、閥座漏失、拉桿磨損斷裂等突出故障得到有效遏制，平均檢泵周期從125天延長到354天，延長229天，使用桿式泵的247口井與2011年相比維護性作業費從285萬元下降到242萬元，下降43萬元。

4 鞏固措施

4.1 閥座上下密封端面急需加寬

桿式泵固定閥經過添加紫銅墊圈后固漏問題雖有所減少，但由于固定總成規格小，閥座上下面密封面太窄，仍有部分井紫銅墊圈在液擊作用下刺穿，導致漏失，縮小閥球規格（28.56↓25mm），即可實現閉式閥罩內臺階加寬，同時縮小下接頭內徑，使下接頭密封面加寬，再添加紫銅墊圈，涂厭氧膠。

4.2 錨定式桿式泵仍需改進

錨定式桿式泵卡塊彈力不足，同時無機械支撐座圈，容易漏失。

4.3 拉桿必須帶備冒

桿式泵拉桿與活塞連接處必須涂厭氧膠并加備冒緊固。

4.4 桿式泵拉桿連接需要改進

由于泵筒中蠟、垢、砂等雜物的存在，活塞難以退回泵筒，拉桿與泵筒不便分離，二者總長超過9m多，造成回收運輸困難。可在拉桿下部設計扳手方頸及螺紋連接，泵上提到地面后，通過扳手可將拉桿卸下，方便回收檢修。

4.5 桿式泵游動凡爾罩與活塞連接急需改進桿式泵游動凡爾罩與活塞連接的雙公接頭螺紋，壁太薄，僅有2.5mm，易斷裂，2012年此故障發生7次，需要通過縮小內孔來提高壁厚。

4.6 桿式泵固定扶正裝置需要改進

山東威馬加工的桿式泵下端固定裝置屬于金屬材料，桿式泵插入后仍有近2mm間隙，固定不盡理想，下步需要在金屬本體內安裝或注塑聚乙烯等非金屬材料（留有過流通道），使泵筒插入后不留間隙，有效固定。

5 認識及建議

（1）對桿式泵井主要故障進行分析后，經過綜合改進，使桿式泵工作更穩定，檢泵周期有效延長，具有較高推廣應用價值。

（2）抽油泵標準未對桿式泵鎖爪壁厚做要求，導致各廠家鎖爪壁厚不一致，鎖爪壁薄的鎖緊不可靠，建議對鎖爪壁厚作統一要求。

（3）隨著油田開發的深入，制約油井正常生產的各類井筒矛盾日益突出，包括偏磨、出砂、結蠟、腐蝕、結垢等，因而應在泵的工藝結構和工藝配套上進行更深的研究與探索，以滿足油田生產的實際需要。

（4）桿式泵成功推廣的重點在于規范管理和不斷優化改進。

參考文獻

[1]抽油泵及其組件規范 GB/T 18607-2008[Z].

[2]王鴻勛，張琪.采油工藝原理[M].北京：石油工業出版社，1991：63—88.