關(guān)于特種桿式抽油泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

【摘 要】在我國(guó)許多油田的油氣開(kāi)采工作中，桿式抽油泵使用較多，它不僅具有操作簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，并且可整體隨抽油桿下入油管中，檢泵作業(yè)不必提油管，對(duì)油管具有較好保護(hù)作用。但是，在一些高油氣井、深井的實(shí)際使用過(guò)程中，桿式抽油泵的工作性能仍有待提高，需要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)一步進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，構(gòu)建工作性能更強(qiáng)的特種桿式抽油泵，提高在含砂、氣嚴(yán)重以及稠油油井中的工作效率。本文介紹分析了我國(guó)目前所使用的桿式抽油泵，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)特種桿式抽油泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

【關(guān)鍵詞】抽油泵；特種桿式；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化

目前，桿式抽油泵在許多國(guó)家的油、氣開(kāi)采過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用，在工作的過(guò)程中，桿式抽油泵可整體隨抽油桿下入油管中，檢泵作業(yè)不必提油管，作業(yè)方便、質(zhì)量可靠、能很好的保護(hù)油管，適用于斜井、低液面井。同時(shí)，桿式抽油泵本身還具有氣錨作用，對(duì)于含砂和黏度較大的井也比較合適，適應(yīng)性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益良好。當(dāng)然，隨著科學(xué)技術(shù)、機(jī)械制作技術(shù)的發(fā)展，為了提高桿式抽油泵在含砂、氣等油井的工作效率，我國(guó)正積極開(kāi)展新型抽油泵研發(fā)工作，優(yōu)化桿式抽油泵結(jié)構(gòu)，研究、設(shè)計(jì)了一系列特種桿式抽油泵。特種桿式抽油泵在實(shí)際工作中的應(yīng)用，使桿式抽油泵的密封錨定性能得以提高，更加適應(yīng)在含砂、氣等井況中的工作，逐漸擴(kuò)大應(yīng)用。

一、桿式抽油泵概述

（一）桿式抽油泵特點(diǎn)：桿式抽油泵具有質(zhì)量可靠、作業(yè)方便等優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際工作中，其具有以下特點(diǎn)：第一，在下抽油泵作業(yè)過(guò)程中，整體隨抽油桿下入油管中，無(wú)需使用下油管，檢泵作業(yè)不必提油管，操作更加方便，相應(yīng)減少了占井時(shí)間，并省去了油管的上卸扣操作環(huán)節(jié)，以此可使油管螺紋發(fā)生漏失的現(xiàn)象得到有效避免，方便油管維護(hù)，相應(yīng)減少了工作量，使油管利用率得以提高。[1]第二，在實(shí)際工作中，需要根據(jù)油井狀況，更換不同泵徑的桿式抽油泵，而在更換過(guò)程中，不會(huì)對(duì)油管柱產(chǎn)生影響。第三，圍繞某個(gè)固定裝置，泵筒可進(jìn)行擺動(dòng)，此特點(diǎn)使桿式抽油泵適應(yīng)于在斜井中的工作。第四，受力分布平衡，減少尾管重力對(duì)泵筒的作用，提高泵筒受力性能，適應(yīng)于在深井中的工作。第五，具有多樣化的結(jié)構(gòu)，以供不同情況的選擇適應(yīng)。

（二）桿式抽油泵在不同油井中的使用：在對(duì)桿式抽油泵進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，結(jié)合具體的使用經(jīng)驗(yàn)、井況情況，合理調(diào)整、優(yōu)化結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)使用的針對(duì)性，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守以下設(shè)計(jì)原則：首先，對(duì)于深井而言，在進(jìn)行桿式抽油泵選擇時(shí)，應(yīng)采用具有底部固定特性的抽油泵，這樣便可通過(guò)固定閥，使其承受的液柱重力作用于油管上，并使泵筒內(nèi)外承受相同壓力，平衡泵筒的受力分布，防止間隙增大。與油氣分離器或氣錨連接下井使用，可維持油管彈性，減少?zèng)_程損失。[2]其次，對(duì)于含砂油井而言，對(duì)于桿式抽油泵的選擇，適合使用動(dòng)筒桿、頂部固定式，起到防砂效果。這類桿式抽油泵對(duì)泵筒與柱塞的配合間隙進(jìn)行合理確定，并且頂部固定桿式泵在隨抽油桿下入油管后呈自由懸掛狀態(tài)，閥桿導(dǎo)向套可以沖掉積砂，以此防止砂卡柱塞現(xiàn)象的發(fā)生。在設(shè)計(jì)中，可用雙閥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)固定閥球，以此提高閥副的堅(jiān)硬度，防止砂粒擊壞閥副現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)，也可采用將擋砂滑塊安裝在桿式抽油泵上部的方式，在停泵時(shí)，防止泵筒內(nèi)砂粒的進(jìn)入。

再者，對(duì)于含蠟油井而言，在桿式抽油泵作業(yè)的過(guò)程中，油管易受蠟的堵塞，對(duì)起泵作業(yè)造成影響。這就需要定期清蠟，同時(shí)將1、2根大規(guī)格油管連接到抽油泵上部，這樣，在起泵的過(guò)程中，可將泵提到油管內(nèi)，方便對(duì)油井的清蠟。最后，在含氣油井的作業(yè)中，適合的桿式抽油泵有大間隙式的、空心閥式的、滑閥式的等，通過(guò)加大柱塞與泵筒間隙，加大漏失量，以此減少氣鎖抽油泵現(xiàn)象的出現(xiàn)，提高工作質(zhì)量。

二、特種桿式抽油泵的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

（一）防砂桿式抽油泵： 為了進(jìn)一步提高桿式抽油泵的工作效率，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整、優(yōu)化，設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的桿式抽油泵。為了更好的在含砂油井中作業(yè)，在桿式抽油泵的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，增強(qiáng)防砂功能。其結(jié)構(gòu)如圖1所示，在結(jié)構(gòu)調(diào)整與設(shè)計(jì)的過(guò)程中，對(duì)于整個(gè)防砂桿式抽油泵而言，主要包括進(jìn)油沉砂接頭（如圖1中的3）、桿式抽油泵（圖1中的2）、擋砂滑閥（圖1中的1）等部件，并利用流線型流道設(shè)計(jì)、環(huán)空沉砂、側(cè)向進(jìn)油結(jié)構(gòu)，這樣，便可通過(guò)外管的環(huán)空與泵筒使砂粒進(jìn)入到沉砂尾管內(nèi)，以此使砂沉積于抽油泵中。[3]此外，將擋砂滑閥安裝在抽油泵的導(dǎo)向套內(nèi)，防止砂粒進(jìn)入泵筒，同時(shí)采用等徑柱塞結(jié)構(gòu)，有效防止積砂，防止砂卡柱塞現(xiàn)象的發(fā)生。其結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1防砂桿式抽油泵結(jié)構(gòu)圖

（二）底部雙金屬密封桿式抽油泵

將一套常規(guī)機(jī)械密封支承安裝在桿式抽油泵底部，并在底部裝置一組泵筒柱塞密封副，以此形成底部雙金屬密封型式的桿式抽油泵[4]。密封型式具有不受油井溫度影響的特點(diǎn)，并由于具有密封結(jié)構(gòu)，在桿式抽油泵下井工作的過(guò)程中，有效防止皮碗磨損，確保抽油泵正常工作。

（三）雙卡桿式抽油泵

對(duì)于雙卡桿式抽油泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是依據(jù)原有的桿式抽油泵，將一套支承密封裝置安裝在原有抽油泵上，以此構(gòu)成雙支承密封裝置，有效密封，使支承部位的可靠性得以提高。一般情況下，多采用底部雙卡桿式抽油泵、頂部雙卡桿式抽油泵、或兩者的結(jié)合。

（四）防氣桿式抽油泵

防氣桿式抽油泵主要是為了適用含氣油井作業(yè)，常采用的結(jié)構(gòu)有中空泵筒、滑閥結(jié)構(gòu)等。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，利用一段內(nèi)孔較大的加長(zhǎng)管將兩根泵筒進(jìn)行連接，以便在使氣體聚集在加長(zhǎng)管中，這樣，在桿式抽油泵下沖的過(guò)程中，利用加長(zhǎng)管結(jié)構(gòu)，使柱塞運(yùn)行至加長(zhǎng)管時(shí)，將加長(zhǎng)管內(nèi)所聚集的氣體排放到泵筒至油管的空間區(qū)域內(nèi)，減少氣體在柱塞、泵筒內(nèi)的聚集，以此起到防止氣鎖現(xiàn)象發(fā)生的作用。同時(shí)，也可將滑閥結(jié)構(gòu)安裝在桿式抽油泵上部，用滑閥承受液柱重力，使柱塞游動(dòng)閥的開(kāi)啟靈活，確保作業(yè)的正常進(jìn)行。其中，中空泵筒防氣裝置如圖2所示：

1、上泵筒；2、加長(zhǎng)管；3、下泵筒

圖2 中控泵筒結(jié)構(gòu)的防氣桿式抽油泵

（五）防噴桿式抽油泵：在桿式抽油泵工作的過(guò)程中，為了防止原油外溢，可在雙卡桿式抽油泵的基礎(chǔ)上安裝防噴裝置。對(duì)于該裝置而言，可采用皮碗、頂部機(jī)械雙密封的結(jié)構(gòu)，并將桿式抽油泵的加長(zhǎng)短節(jié)取消，加強(qiáng)零件強(qiáng)度。并使防噴裝置與油管相連接，一起下到泵掛深處。此外，對(duì)于防噴裝置而言，可采用閥座、閥球密封，將閥座置于閥球上面，并利用彈簧與扶正器，將閥座、閥球緊密連接，使其處于密封狀態(tài)。[5]在防噴桿式抽油泵進(jìn)入井內(nèi)工作時(shí)，該裝置便將井口與油層的連接通斷阻斷，有效防止原油溢出井口。

三、結(jié)束語(yǔ)

近幾年，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，油井作業(yè)逐漸增加，為了提高工作效率、工作水平，桿式抽油泵的應(yīng)用更為廣泛，為作業(yè)帶來(lái)便利，減輕了工作強(qiáng)度、節(jié)省了時(shí)間。另外，為了一進(jìn)步提高桿式抽油泵的工作質(zhì)量，對(duì)桿式抽油泵結(jié)構(gòu)的優(yōu)化已成為必然趨勢(shì)。對(duì)防砂桿式抽油泵、雙卡桿式抽油泵、防氣桿式抽油泵、防噴桿式抽油泵等特種桿式抽油泵進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高桿式抽油泵的可靠性、適應(yīng)性，能夠更加方便各種類型井況的油井作業(yè)，使抽油泵工作效率得到大幅提升，不僅能降低能耗，更能提高油井的經(jīng)濟(jì)效益。

【參考文獻(xiàn)】

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