三元復(fù)合驅(qū)抽油泵制造精度等級選擇

李淑昕，王 珣

（大慶油田有限責(zé)任公司采油一廠第三油礦，黑龍江大慶 163000）

三元復(fù)合驅(qū)抽油泵制造精度等級選擇

（大慶油田有限責(zé)任公司采油一廠第三油礦，黑龍江大慶 163000）

分別對大流道抽油泵磨損速度、泵筒和活塞摩擦阻力兩方面進(jìn)行計(jì)算，分析確定三元復(fù)合驅(qū)抽油泵制造精度等級。

抽油泵；磨損；摩擦阻力；適用性

三元復(fù)合驅(qū)的投產(chǎn)，使產(chǎn)出液的含氣量、黏度等水力學(xué)特性與傳統(tǒng)水驅(qū)井對比發(fā)生很大的變化，為此需要重新確定合適的抽油泵制造等級以滿足生產(chǎn)需求。確定井下抽油泵的制造精度等級，主要從抽油泵磨損速度、泵筒與活塞摩擦阻力兩方面進(jìn)行考慮。抽油泵在加工時存在一定的初始間隙（見表1），精度越高間隙越小，初始間隙隨著運(yùn)行逐步擴(kuò)大，漏失量逐步放大，達(dá)到一定程度需要漏失檢泵。初始間隙進(jìn)入的液體對泵筒與活塞起到潤滑作用，間隙越小，泵筒和柱塞之間的摩擦阻力越大，使得抽油桿在下行程時縱向壓縮載荷增大，抽油桿柱失穩(wěn)產(chǎn)生縱向彎曲，抽油桿與油管偏磨加重，桿斷率增大。因此在選擇下泵級數(shù)時要找到一個平衡點(diǎn)，既減緩泵漏失，又把桿偏磨斷產(chǎn)生的檢泵率控制在一定范圍內(nèi)。

表1 抽油泵襯套與柱塞的初始間隙

1 抽油泵磨損

根據(jù)泵間隙漏失量[1]計(jì)算見式1，進(jìn)行定量的分析：柱塞長度1.2m，柱塞上下壓差10MPa，漏失量為40%時認(rèn)為泵失效，μ柴油=0.002 505Pa·s（柴油與三元復(fù)合驅(qū)產(chǎn)出液流體特性近似），得到泵失效時抽油泵襯套與柱塞的間隙。

式中：q漏失量，m3/s；D柱塞或泵筒直徑，m；δ抽油泵襯套與柱塞間隙，m；Δp柱塞上下壓差，Pa；μ動力黏度，Pa·s；I柱塞長度，m。

將最大磨損量代入磨損系數(shù)計(jì)算公式見式2，計(jì)算得到?jīng)_程6m、沖次4/min-1時磨損系數(shù)。

式中：AT磨損系數(shù)，m/s；n沖次，次/min；XT，沖程，m；t時間，s；a與摩擦幅的性質(zhì)、工作條件等因素有關(guān)，由于抽油泵在實(shí)際使用中處于含砂狀態(tài)，計(jì)算時取值at=0.85。

將磨損系數(shù)代入磨損時間公式（見式3），計(jì)算出抽油泵持續(xù)工作的時間。

式中：Δ為砂粒粒徑差，Δ=drmax-drmin；drmax、drmin為砂粒最大和最小直徑；B為磨損系數(shù)；δ0為初始間隙。

從相關(guān)資料中我們查得，薩中油田薩爾圖油層中I類油層平均粒徑中值[2]為0.14～0.195mm，粒徑差為0.055mm。

相同條件下，級數(shù)越高，達(dá)到允許的最大磨損量的天數(shù)越短。

2 泵筒和柱塞間摩擦阻力

計(jì)算聚驅(qū)井摩擦阻力Wf=Wfa+Wfb，其中Wfa是柱塞與泵筒間的半干摩擦力，Wfb是聚合物溶液黏彈性產(chǎn)生的摩擦力[3]，計(jì)算公式如下（式4～6）：

式中：l為抽油泵柱塞長度，m；D為抽油泵直徑，m；δ為柱塞與泵筒間的間隙，m；Δp為柱塞上下壓差，Pa；ν為柱塞運(yùn)動速度m/s；μ為流體黏度，Pa·s

按照柱塞上下壓差Δp=10MPa，聚合物粘度μ=20mPa·s，柱塞懸點(diǎn)最大運(yùn)動速度ν=12.56m/s（其中沖程6m，沖次4次/分，柱塞懸點(diǎn)最大運(yùn)動速度ν=πsn/60），柱塞長度l=1.2m計(jì)算，得到泵筒和柱塞間的摩擦阻力Wf。

通過實(shí)踐當(dāng)泵筒和柱塞間摩擦阻力大于2kN時發(fā)生偏磨的概率急速上升，精度為三級、四級和五級抽油泵均可滿足需求。

3 結(jié)論

1）相同泵徑時，級數(shù)越大，抽油泵磨損速度越快，達(dá)到最大磨損量所需的時間越短，二級泵和三級泵的漏失檢泵周期能夠滿足生產(chǎn)需求。

2）相同泵徑時，泵的級數(shù)越大，泵筒與柱塞之間的摩擦阻力越小；相同級數(shù)時，泵徑越大，阻力越大。三級泵和四級泵的漏失檢泵周期能夠滿足生產(chǎn)需求。

3）現(xiàn)階段聚驅(qū)井適合下三級抽油泵，在減緩泵磨損同時桿偏磨可控制范圍內(nèi)。

[1] 董世民，馮娜娜，張偉.抽油泵柱塞與泵筒間隙漏失量計(jì)算方法的研究[J].石油機(jī)械，2006，（11）：20-23.

[2] 劉春發(fā).砂巖油田注水開發(fā)中的層系井網(wǎng)問題[J].石油勘探與開發(fā)，1983，（4）：69-72.

[3] 孫健.聚合物驅(qū)抽油機(jī)井摩擦載荷的計(jì)算[J].石油機(jī)械，2003，（7）：12-14.

Selection of Manufacturing Precision Grade of Asp Flood Pump

Li Shu-xin，Wang Xun

In this paper，the wear rate of pumping pump，pump cylinder and piston friction resistance are calculated，and the manufacturing precision grade of ASP fl ood pump is analyzed and analyzed.

pumping pump；wear；friction resistance；applicability

TE933.306

：B

：1003–6490（2017）04–0088–01

2017–03–28

李淑昕（1990—），女，黑龍江大慶人，技術(shù)員，主要從事采油工程工作。