抽油泵失效原因分析與對(duì)策

王芳 呂建軍 王洪波 黎東 李霞

摘要：本文對(duì)抽油泵失效原因進(jìn)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(dòng)凡爾罩脫斷等原因，并提出了應(yīng)對(duì)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(jī)工作參數(shù)，改進(jìn)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(shí)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(yùn)動(dòng)時(shí)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(qiáng)性，防止回火脆性。在熱處理工藝中處理不當(dāng)，將對(duì)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(dá)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(shí)，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(dòng)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(dòng)閥被打開，出現(xiàn)負(fù)向液擊現(xiàn)象;而在抽油機(jī)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。

1.4游動(dòng)凡爾罩脫斷

活塞游動(dòng)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(dòng)凡爾罩上作用的外力的綜合交替作用下，形成了兩個(gè)以游動(dòng)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)，大大增加了游動(dòng)凡爾罩自身的疲勞強(qiáng)度，特別是在活塞下行程時(shí)，游動(dòng)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，形成從凡爾罩?jǐn)嗟某橛捅霉收犀F(xiàn)象;同時(shí)由于力矩的存在，使拉桿和游動(dòng)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(dòng)凡爾罩上脫開。

2.應(yīng)對(duì)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(duì)井口的保護(hù)，雨雪天氣施工時(shí)要尤為注意;在完井后不能只是單純的進(jìn)行試壓，而要按規(guī)定進(jìn)行大排量洗井;采油隊(duì)作業(yè)監(jiān)督要全過程、全方面的實(shí)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(huì)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(shí)踐證明效果顯著，在我們鑒定的27臺(tái)因固定凡爾刺漏失效的抽油泵中僅有1臺(tái)防腐泵閥座刺漏。

2.3合理調(diào)整抽油機(jī)工作參數(shù)

對(duì)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(duì)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(qiáng)化工藝對(duì)井下抽油泵的表面材料和表面強(qiáng)化工藝進(jìn)行優(yōu)選，提高泵對(duì)高含水、強(qiáng)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(jìn)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(duì)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(duì)固定凡爾的腐蝕。建議采油廠開展單井緩蝕試驗(yàn)，并對(duì)單井緩蝕與泵站集中緩蝕兩種方式進(jìn)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(shí)際情況，合理安排開采進(jìn)度，避免設(shè)備的超負(fù)荷運(yùn)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(shí)更換。深井抽油泵在下井前，先要進(jìn)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(cuò)位。

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