抗高溫陶瓷抽油泵的應(yīng)用與研究

摘要：本文詳細(xì)傳輸了抗高溫陶瓷抽油泵的結(jié)構(gòu)和工作原理，對(duì)抗高溫陶瓷抽油泵的特點(diǎn)和規(guī)格型號(hào)進(jìn)行了說明，分析了抗高溫的機(jī)理和應(yīng)用特例。

關(guān)鍵詞：抗高溫;陶瓷;抽油泵;原理

一、前言

高35塊構(gòu)造上位于遼河坳陷東部凹陷榮興屯斷裂背斜構(gòu)造帶北部。榮72斷塊為一東傾斷鼻，構(gòu)造高點(diǎn)位于榮72井西南的上傾部位，2007年經(jīng)二次評(píng)價(jià)后，上報(bào)探明石油地質(zhì)儲(chǔ)量45.96×104t，含油面積0.6km2。儲(chǔ)層成分成熟度較高，石英含量一般為46.4%～67.4%，平均為34.2%;長石含量一般為25%～42.1%，平均為33.3%;巖屑含量平均為7.7%。結(jié)構(gòu)成熟度較高，膠結(jié)類型以孔隙式為主，膠結(jié)程度差，巖性松散易碎，地層強(qiáng)度較低。在生產(chǎn)過程中，多口井出砂嚴(yán)重，泵砂卡，頻繁作業(yè)，仍未能從根本解決問題，極大地影響油井正常生產(chǎn)。

二、抗高溫陶瓷抽油泵的結(jié)構(gòu)

抗高溫陶瓷抽油泵主要由泵筒、柱塞、中心管、游動(dòng)閥、固定閥組成。

三、抗高溫陶瓷抽油泵的工作原理

抗高溫陶瓷抽油泵主要從工作部件的材料上解決高溫變形、腐蝕、耐磨和砂卡等問題。使用復(fù)合工業(yè)結(jié)構(gòu)陶瓷材料替代金屬材料，研制柱塞和閥組等關(guān)鍵零部件。結(jié)構(gòu)陶瓷表面呈玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)，無晶格邊界，具有很強(qiáng)的耐腐蝕性能。除了耐高溫、耐腐蝕外，該柱塞的熱穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)低。

為解決閃蒸和氣鎖的問題，采用了在泵下沖程的下死點(diǎn)出油閥強(qiáng)制開啟的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)不但解決了拉桿式關(guān)閉防氣泵長期存在的拉桿斷脫的問題，而且大大減輕了強(qiáng)制啟閉時(shí)閥的撞擊和水力沖擊，延長了出油閥的使用壽命。更為重要的是：下死點(diǎn)強(qiáng)制開啟的結(jié)構(gòu)，克服了出油閥過早開啟的漏失和進(jìn)油時(shí)的渦流干擾，提高了泵效;采用大流道的進(jìn)油結(jié)構(gòu)，而且所有進(jìn)出油口都采用了射流式流道，減少了進(jìn)油阻力，提高了泵的充滿系數(shù)，改善了抽油泵及整個(gè)系統(tǒng)的載荷條件;

泵腔減壓裝置，使得在下沖程時(shí)泵腔內(nèi)壓力平穩(wěn)，不對(duì)游動(dòng)閥組、固定閥組以及柱塞造成過大的沖擊，汽擊和水擊在泵腔中的作用效果大為減輕，改善了柱塞和閥組的工作狀態(tài)。

四、特點(diǎn)

1.抗高溫耐腐蝕陶瓷柱塞，研究采用工業(yè)陶瓷新材料作為柱塞的基體材料，主要性能指標(biāo)：耐高溫350℃，硬度HRA 87，抗彎強(qiáng)度1150 MPa，熱膨脹系數(shù)3.6×10-6/℃。

2.耐腐蝕、變形小的特殊泵筒，表面硬度達(dá)到HRC 69以上，鍍層厚度達(dá)到0.18mm，提高了泵筒的耐磨性能和抗腐蝕性能。

3.特殊結(jié)構(gòu)的閥組，流道為常規(guī)泵流道的1.4倍，大大降低了泵的進(jìn)油阻力，增加了充滿系數(shù)。

4.防漏雙保險(xiǎn)結(jié)構(gòu)，保證在泵的上下沖程中均能實(shí)現(xiàn)有效的密封，防止漏失，提高泵效和泵的工作壽命。

5.獨(dú)特的閥罩，采用了射流式結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)成流線型過渡，加大了流道面積，使過流磨阻減到最小，降低了泵的進(jìn)泵阻力和下行阻力。

6.全泵整體防腐處理，所有零件都選用了耐高溫材料制成，并且進(jìn)行了防腐強(qiáng)化處理。

7.獨(dú)特的防閃蒸和防汽鎖結(jié)構(gòu)。

8.泵腔減壓裝置，改善了柱塞和閥組的工作狀態(tài)。

五、型號(hào)表示法及技術(shù)參數(shù)

抗高溫陶瓷抽油泵型號(hào)采用下列方法表示：

結(jié)構(gòu)代號(hào)，用“高”、“陶”二字漢語拼音第一個(gè)大寫字母表示

最大沖程，m

柱塞與泵筒有效密封長度，m

標(biāo)稱泵徑（圓整），mm

抽油泵類別代號(hào)，用“抽”、“油”、“泵”三字漢語拼音第一個(gè)大寫字母表示

型號(hào)示例：CYB57—1.5—3GT標(biāo)稱泵徑為57.2mm，柱塞與泵筒有效密封長度1.5m，最大沖程3m的耐高溫陶瓷抽油泵。

六、現(xiàn)場應(yīng)用

蒸汽驅(qū)開采是稠油開采的主要接替技術(shù)，而要保證該工藝的大面積成功實(shí)施，就必須解決汽驅(qū)中深井200℃以上高溫工況下抽油泵的高溫變形和腐蝕問題，這是一項(xiàng)國內(nèi)外一直沒有解決的技術(shù)難題。通過抗高溫陶瓷抽油泵的研究與推廣，完成了抗高溫陶瓷抽油泵的性能優(yōu)化和技術(shù)特性的系列化，達(dá)到了中深層汽驅(qū)高溫井舉升技術(shù)的要求和其它稠油高溫井的要求，為遼河油田稠油蒸汽驅(qū)開采工藝的大面積實(shí)施提供了技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋玉旺，王永虎，唐學(xué)權(quán)，等.長柱塞防砂管式泵在吐玉克油田的應(yīng)用〔J〕.吐哈油氣，2004，12（4）：354-356

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[3]沈迪成等.抽油泵.北京：石油工業(yè)出版社.1994

作者簡介：

吳艷敏，1971年1月出生，2009年畢業(yè)于中國石油大學(xué)石油工程專業(yè)，主頁從事油氣井采油和修井做業(yè)，工作于高升采油廠作業(yè)管理科。