抽油泵延寿配套技术研究

刘明杰,李伟,范卫国,刘之梅,高铭崧,王欣

胜利采油厂机采装备服务部

摘要:本文从生产实际出发，对胜坨油田近年来有杆泵井井况发生的变化进行分析，找出影响抽油泵寿命的主要因素，对抽油泵延寿配套技术进行研究，为实现油田高效开发奠定基础。

关键词 井况；抽油泵；延寿配套技术

1、前言

随着胜坨油田开采进入中后期，油井产能和动液面逐渐降低，抽油泵下入深度不断增加，产水量、含砂量和腐蚀程度却不断升高，而现有的抽油泵结构、材质、热处理方式等已沿用了近10年，其适用性已满足不了胜利采油厂的需要。因此，2018年5月份采油厂组织注采科、综合大队、作业大队、工艺所等部门开展了抽油泵失效研究，查找目前抽油泵配套、管理、适用性上存在的问题。2019年至2021年，连续对问题进行了集成配套改进，力争从整体结构上提高抽油泵的泵效和寿命，降低油井躺井率。

2、有杆泵使用现状

2.1在井数、泵挂统计

近三年来有杆泵开井数不断上升，与2016年同期相比，开井数增加177口，平均泵挂深度下降52米。

2.2特种泵用量

随着使用内衬管井数的不断增加，特种泵数量不断增加，对抽油泵的管理带来了新的挑战。￠50配套泵、￠63配套泵、￠83配套泵、￠95配套泵三年跟踪对比。

2.3有杆泵井况统计

生产参数经过2016、2017、2018三年对比调查、对比，胜采厂有杆泵井生产参数趋于合理。

2、4抽油泵失效分析

对800多口带有含砂数据的油井进行统计，油井平均含砂量呈现增长趋势，2018年比2016年增加0.0385%，但统计数据无法解释2017年含砂量下降现象（各种泵型含砂基本均下降）。

3、抽油泵失效类型研究

3.1历年失效统计

 统计2004年以来抽油泵失效状况，泵失效比例从2005年以来呈上升趋势，特别是90天以内泵失效井逐年上升。

3.2 2018年泵失效周期对比

通过对2018年使用的抽油泵寿命进行了跟踪和分析，生产周期不足200天的占到了52.3%，已经成为影响胜利采油厂油井生产周期的主要因素之一。

3.3泵失效类型

在拆卸、描述138台抽油泵中选取有可比性的72台失效泵进行了对比、分析。

3.4泵失效影响因素分析

3.4.1配合副磨损分析

随着矿化度、含砂量、含水的增加，加剧了配合副磨损程度。配合副磨损的24台中泵筒磨损达21台，柱塞磨损13台。泵筒的耐磨性差尤为突出。胜采厂现用泵筒热处理方式以镍磷镀为主，泵筒热处理工艺有待优化。

1、沙粒进入到配合副间隙内，在防沙槽内形成堆积，与泵筒磨损，形成泵筒与柱塞的贯穿拉槽。

2、调查发现等径软刮砂柱塞磨损程度低于喷焊柱塞。

3.4.2泵阀失效分析

泵阀失效的14台，其中阀座刺损占35.7%，阀体刺漏、异物堵各占28.5%，挡球板碎9.7%。

3.4.2.1阀座刺损        

随着含水上升、泵挂加深，阀球回落速度加快，阀球与阀座的撞击加剧，增加了阀座刺损的几率，成为泵阀失效的要因之一。

3.4.2.2阀体刺漏   

造成阀体刺漏的原因有三个：

一是随着含水上升、泵挂加深，阀球启闭速度加快，阀球与泵阀内壁的撞击加剧，阀体易敲击变薄；

二是阀体耐腐性差，在高矿化度井液腐蚀+冲刷作用下，极易腐蚀；

三是柱塞与阀体连接处存在较大的台阶面，易产生涡流冲刷现象。以￠95泵为例，游动阀体比柱塞外径小2.25mm，配合副间隙为1.2mm，所以￠95泵游动阀腐蚀现象较为集中。

3.4.2.3异物堵

堵塞泵阀的异物主要以碎胶皮为主，其次为锈垢，塑料布、焊渣、小铁块等较为少见。异物堵塞直接影响了阀球的正常起闭，严重的无法开启，是造成泵阀失效的要因之三。

综上所述：泵阀失效影响因素主要有含水上升、矿化度高和杂物堵三个方面，含水上升造成阀球与座撞击加剧易刺损，矿化度高造成游动阀本体腐蚀加剧，杂物堵泵阀主要是碎胶皮、垢锈等。

3.4.3配套工具失效分析

配套工具失效类型较为零散，主要是配套脱节器、丝扣问题为主。

3.4.3.1脱节器失效

3套脱节器的失效部位及失效形式相同，全部为下体挂点腐蚀失效，分析原因有两点：

一是脱节器的结构存在缺陷；95配套泵的排量大，脱节器对接处承受的交变载荷集中，对接处存在一定的配合间隙。上下冲程过程中，上体与下体的挂点不断撞击，易发生变形。

二是材质的防腐性较差。

在撞击+腐蚀的作用下，脱节器挂点尺寸变小，导致脱节器自动脱开失效。

3.4.3.2泵压帽丝扣刺

分析造成丝扣刺损的原因有两点：一是丝扣不清洁，上扣速度过快，易造成丝扣损伤。二是与泵筒压帽连接的油管丝扣存在缺陷；现在管螺纹全部采用数控机床批量加工，如果数据、刀具出现偏差，问题应该成批出现。

3.4.3.3配套泄油器失效

该类问题1井次，95配套泵配套泄油器滑套刮开，生产周期仅2天。分析是防冲距调整过大，抽油杆接箍与滑套内壁不断摩擦，造成滑套位移、刺损。

4、抽油泵延寿配套技术改进

针对不同井况，采取合理、有效的配置，以提高抽油泵在胜采厂的适用性。

4.1斜井抽稠泵

针对稠油热采井采用斜井抽稠泵，具体改进点：

采用硬质合金阀球阀座+弹簧强制复位配置，有效解决稠油热采井泵阀关闭滞后，阀座易刺损的问题。

4.2防腐抽油泵

针对酸化井、腐蚀井，具体改进点：采用不锈钢阀罩、阀体+硬质合金阀球阀座+镍磷镀泵筒配置，有效解决了该类井中抽油泵的泵阀、泵筒腐蚀失效的问题。

4.3改Ⅳ型抽油泵

适用于稠油井、酸化井、腐蚀井以外的其他油井，具体改进点：

采用柱塞上端刮砂环+泵阀硬内衬+硬质合金泵阀+先切槽后喷焊柱塞+镀铬泵筒，有效解决了泵阀失效、配合副寿命短的问题。上冲程时，刮砂杯在泵上液柱压力下紧贴泵筒内壁，减少进入配合副的砂量，减轻配合副的磨损，延长配合副使用寿命。内衬不仅强度高、耐撞击，而且耐腐蚀、耐冲刷，有效解决了泵阀本体因撞击、腐蚀、冲刷造成的刺漏问题。

阀球采用碳化钛代替9Cr18Mo,阀座碳化钨代替6Cr18Mo,通过采用硬度更高、耐腐蚀性更强的材质，有效提升了阀球、阀座的使用寿命。

4.3.4改进柱塞本体先切槽后喷焊加工工艺

采用先切槽后喷焊，适当加宽防砂槽宽度，改进前槽宽5mm，槽内无喷焊层防腐性能一般；改进后槽宽8mm，槽内表面也有喷焊层，防腐蚀、耐磨损性能和柱塞喷焊表面一致。切槽处喷焊层厚度大于0.25mm，解决了防砂槽拉伤、腐蚀问题；

4.3.5泵筒采用镀铬处理

通过对失效泵进行大量的拆卸、描述得出：镀铬泵筒的耐磨性能要优于镍磷镀处理，常规泵采用镀铬处理工艺。

5、效益计算

通过采用抽油泵延寿配套技术，胜采厂检泵周期从2018年331天延长至2022年7月份的639天，延长308天，躺井率由6.7%降低到3.2%，为实现躺井率治理目标做出了巨大贡献。

5.1直接经济效益

按照2018年泵漏井211井次计算，已累计减少泵漏井211*（639-331）/331=196井次，按照维护作业平均单井作业费10万元计算，累计节省作业费用1960万元。

5.2延寿配套技术成本

单台抽油泵增加成本3200元，投入1648台，增加成本1648台*0.32万元/台=527.36万元。

5.3净利润

1960-527.36=1432.64万元

6、结束语

抽油泵作为胜采厂有杆泵机械采油工艺的主力工具，实践证明：此次研究、改进见到了很好的经济效益。当前低油价寒冬期，成本控制是采油行业的“生存法宝”。面对日益复杂的工作环境，抽油泵的持续改进是必须的，也是很有必要的。今后将借鉴此次研究成果，持续做好抽油泵延寿配套技术研究及改进工作，为实现胜采厂的可持续发展做贡献。