ø25mm实心柱塞抽油泵结构改进

梁 毅，石海霞，3，樊 松，赵 春，魏 韦，崔文昊

（1.长庆油田分公司 油气工艺研究院；西安710021；2.低渗透油气田勘探开发国家工程试验室，西安710021；3.西安石油大学 石油工程学院，西安710065） ①

长庆油田已开发和将要开发的油田主要是低渗透和超低渗透油藏，单井日产量低。全油田日产液低于2m3的油井约占总井数的1／3，泵效仅为11.8%，系统效率10.6%。使用现有标准系列中最小直径ø28mm抽油泵［1］仍不能达到油井供排协调，主要原因是泵径偏大。如果把常用管式泵改为ø25mm抽油泵，会出现过流面积小、油流阻力大、出油阀罩壁厚更薄、阀球直径更小等问题，使抽油泵的可靠性变差。

针对以上问题，2011年长庆油田创新采用实心柱塞和双流通道结构的设计思路，研制出ø25mm实心柱塞抽油泵，并开展了2口井先导性试验，泵效提高了18.5%。在2012年扩大应用ø25mm实心柱塞抽油泵，满足了低产井需求。通过现场跟踪分析，还存在进油阀组堵死、双通流道螺纹漏失、泄油器打开等问题，严重影响了ø25mm实心柱塞抽油泵的推广应用。为此，本文结合现场实际，进行故障原因分析，并对其结构进行了改进。

1 原因分析

1.1 阀组堵死

实心柱塞泵由于受结构设计限制，导致井液中杂质沉积至进油阀组，进油阀组被沉积硬质蜡、絮状垢等杂质堵死，不能出液。如图1～2所示，固定阀及游动阀被堵死。

图1 进油阀堵死

图2 出油阀堵死

1.2 油管卡钻

上提管柱时，泄油式液压油管锚销钉没有剪断，锚定未解除，卡瓦磨平及卡瓦磨碎，油管卡钻，当上提负荷增大时，油管出现脱扣，井下油管落入人工井底，导致油管发生不同程度的弯曲变形，如图3所示。

图3 现场油管弯曲变形情况

1.3 泄油器打开

长庆油田的定向井占总井数的95%，由于井斜角度大，发现柱塞底部有撞击痕迹且发现泄油器已经打开，柱塞出泵筒撞击滑套，导致泄油器被打开。

2 改进措施

实心柱塞泵由于受结构限制，加之油井产液量低、液体流速低、流体变向等影响，井液中杂质沉降到进出油通道中，堵塞进出油通道或者堵塞游动阀组或进油阀组，使阀组坐封不严，导致漏失［2－5］。结合现场试验存在的问题，对结构进行了改进，阻挡杂物落入泵筒与外管环空之间，增大过流面积。配套新型泄油器。

2.1 阀座总成

针对进油阀组堵塞，对阀座总成进行改进，将固定阀体与阀罩的2个分离零部件改为一体结构，增加过流面积，并增加了阀罩内部空间，对防止异物堵塞阀座起到一定的作用。改进前和改进后的阀座总成结构如图4～5。

图4 改进前阀座总成

图5 改进后阀座总成

2.2 固定阀罩

对传统式固定阀罩结构（如图6）进行改进，将传统的阀罩改成梅花型，增大油流通道（如图7），同时对支承座内表面做光滑处理。

图6 传统式固定阀罩

图7 改进后固定阀罩

2.3 扶正体

改变现有扶正体的形状（如图8），防止杂物由4个扶正抓之间落入泵筒与环空之间，改进后的扶正体如图9，杂物不会落入环空之间，会引导杂物落在柱塞上部，上下冲程的过程中，柱塞也会带动落物运动，防止沉积而堵塞出油通道。改进前的油流面积为912mm2，改进之后的油流面积为1 146mm2。

图8 改进前的扶正体

图9 改进后的扶正体

2.4 双通接头

双通接头进液孔原来为6个小孔（如图10），将原来的圆孔设计改为月牙形的结构（如图11），过流面积由原来357.96mm2增大为514.36mm2，增大过流面的同时也能有效地防止大直径杂质堵塞通道。

图10 双通接头进液孔改进前

图11 双通接头进液孔改进后

2.5 滑套泄油器

ø25mm抽油泵采用的是实心柱塞结构，且泵筒与外管之间为油流通道，当安装普通的销钉泄油器时需要打通2道油流通道，所以不能在泵筒的下部安装普通的销钉泄油器。配套的锚定泄油器因为结垢造成卡瓦不能收回，出现卡死油管的现象。因此，设计出了一种安装在泵筒上方的撞击式的滑套泄油器。

2.5.1 结构

滑套泄油器安装在泵筒上方，首先应考虑在下放抽油杆柱时，如何避免柱塞撞击滑套，造成泄油；在起管柱时，如何避免卡钻。由于在下泵时，即使柱塞是贴着油管内壁下井的，在前端也会产生2.9mm的空间，滑套的前端壁厚只有2mm，这样即使柱塞贴着油管壁下井，当遇到滑套时，滑套内孔有较长的20°倒角，此时会起到一个导向的作用，引导柱塞进入泵筒，而不会带动滑套，破坏泄油器，其结构如图12。

图12 滑套泄油器结构

2.5.2 滑套泄油器的密封试验

为检验滑套泄油器密封性能，用600型试压机对泄油器密封性能进行试验。

表1 滑套泄油器的密封试验

2.5.3 滑套改进

本泄油器是采用投杆撞击密封滑套，剪断铜剪钉，密封滑套下移，露出泄油孔泄油，达到泄油目的。针对现场泄油器存在的问题，为了避免井斜大的井和在上下冲程时减少柱塞与滑套的碰撞几率，对泄油器滑套进行改进，改大滑套锥度，由原来倒角面3 mm改为1mm，如图13。

图13 改进后滑套

3 现场应用

改进后的ø25mm实心柱塞抽油泵在长庆油田共应用150口井，截至2013-07底，全部生产正常，平均生产时间283d，较改进前延长了132d，其中最长的生产时间达382d，有效延长了检泵周期。

4 结论

1） 为了满足长庆油田低产油井的生产需要，研制了ø25mm实心柱塞抽油泵。根据现场应用中出现的问题，对该抽油泵的阀座总成、固定阀罩、扶正体双通接头进行了结构改进，并配套了新型滑套泄油器。

2） 针对ø25mm抽油泵的实心柱塞结构，设计出了一种安装在泵筒上方的撞击式的新型滑套泄油器，并通过优化改进滑套结构，满足现场使用要求。

3） 现场应用表明，改进后的ø25mm实心柱塞抽油泵可以解决进油阀组堵死、油管卡钻、泄油器打开等问题，延长检泵周期，满足低产井生产需求。

［1］ 苑慧莹，李 川，王百战，等.ø28mm整筒抽油泵的研制与应用［J］.石油矿场机械，2011，40（8）：42-45.

［2］ 张延水，宋念友.抽油泵游动阀改进设计［J］.石油矿场机械，2009，38（10）：57-59.

［3］ 吕亿明，曾亚勤，张军，等.防气分采抽油泵研制与应用［J］.石油矿场机械，2012，41（9）：72-75.

［4］ 李春红.抽油泵阀罩的应力计算及失效分析［J］.石油矿场机械，2011，40（8）：39-42.

［5］ 张宏录.低漏失增效抽油泵研制及应用［J］.石油矿场机械，2012，41（1）：79-82.