抽油泵失效原因分析与对策

王芳 吕建军 王洪波 黎东 李霞

摘要：本文对抽油泵失效原因进行了分析，主要是作业施工质量差，地层因素影响，固定凡尔刺漏，游动凡尔罩脱断等原因，并提出了应对措施，主要是重视作业施工质量，改善固定凡尔材质，合理调整抽油机工作参数，改进常规泵柱塞衬套副的结构，采用易排砂的泵体结构等措施，提高了抽油泵的泵效。

关键词：抽油泵；失效原因；施工质量；改善材质

1.抽油泵失效原因简析

1.1作业施工质量方面

主要是由于现场条件和周围环境的限制，往往不能保证下井管杆的清洁。同时由于控制成本的原因，在生产中部分老化的管杆还在继续使用，地面部分泥土、砂粒、管杆壁上的铁锈、垢、死油等沉淀到固定阀上，造成阀密封不严或堵塞阀球，在活塞上下运动时造成活塞卡在泵筒内不能正常抽油；某些泥质含量比较高的油井，在抽油过程中，出现周期性的固定阀堵塞，需多次作业更换固定阀座。从生产现场取出来的固定阀看，大部分都沉淀有不同程度的脏东西。

1.2地层因素影响

由于地层条件复杂，在引起抽油泵失效上，主要表现为地层出砂严重、产出液的高含水腐蚀性，这都不同程度的造成泵筒、柱塞、球阀的磨损腐蚀，使抽油泵失效。

1.3固定凡尔刺漏

常用的抽油泵固定凡尔大都采用6Cr18Mo或9Cr18Mo耐磨不锈钢材料制成。Cr在调制结构钢中的主要作用是提高淬透性，使钢经淬火回火后具有较好的力学性能；而Mo在钢中能提高淬透性和热强性，防止回火脆性。在热处理工艺中处理不当，将对固定凡尔的质量产生很大影响。

在绝大多数情况下，抽油泵达不到理想工况，在上冲程过程中，当泵腔未被液体完全充满时，泵腔顶部将出现低压气顶，随后在下冲程过程中，在活塞接触液体前游动阀一直处于关闭状态，直至与液体接触的瞬间液压突然升高，游动阀被打开，出现负向液击现象；而在抽油机下冲程向上冲程转换的瞬间，游动阀由打开状态转换为关闭状态，出现正向液击现象；同时在泵腔内出现低压气顶时，液体被气化，而下冲程泵阀被打开的瞬间，又出现高压状态，气化的液体又被液化，形成瞬时真空，产生气蚀现象。在液击和气蚀的频繁作用下使固定凡尔和游动凡尔失效。

1.4游动凡尔罩脱断

活塞游动凡尔罩在理想状态下，所受的力为抽油杆向上的拉力、抽油杆本身的重力、泵筒与活塞之间的摩擦力、液柱的惯性载荷等，正是由于在游动凡尔罩上作用的外力的综合交替作用下，形成了两个以游动凡尔罩为支点的力矩，这两个力矩在每个冲次中交替出现，大大增加了游动凡尔罩自身的疲劳强度，特别是在活塞下行程时，游动凡尔打开的瞬间，高速高压的液流冲击阀球，由于液流速度的不均匀和其他原因引起的振动，使阀球运动偏离阀座孔轴线，碰撞球室侧壁，在凡尔球的反复冲击下，3条筋处的圆柱形内孔变成椭圆形，3条筋的壁厚变薄，形成从凡尔罩断的抽油泵故障现象；同时由于力矩的存在，使拉杆和游动凡尔罩的结合处从过盈配合转化或部分转化为间隙配合，导致拉杆从游动凡尔罩上脱开。

2.应对措施

2.1重视作业施工质量

从影响抽油泵失效的固定凡尔堵塞来说，作业施工过程中，特别是下管柱过程中要采取措施，注重对井口的保护，雨雪天气施工时要尤為注意；在完井后不能只是单纯的进行试压，而要按规定进行大排量洗井；采油队作业监督要全过程、全方面的实施跟踪监督，保证作业井严格按要求施工。

2.2改善固定凡尔材质

从泵阀材质入手，用碳化钨钢硬质合金阀座替代原来的6Cr18Mo或9Cr18Mo不锈钢阀座，碳化钨钢硬质合金较6Cr18Mo或9Cr18Mo硬度高，脆性大，产液量高（大于60t/d）的井，由于阀球与阀座的撞击力大，使用碳化钨钢阀座，会因该阀座脆性大而易被阀球撞坏，导致泵阀漏失。目前产液量大于60t/d的井很少，因此建议用碳化钨钢硬质合金阀座替代原来的6Cr18Mo或9Cr18Mo不锈钢阀座，现在防腐泵用的就是这种材质的阀座。经过实践证明效果显著，在我们鉴定的27台因固定凡尔刺漏失效的抽油泵中仅有1台防腐泵阀座刺漏。

2.3合理调整抽油机工作参数

对于液击和气蚀引起的固定凡尔失效，应以合理优化抽油井工作参数入手，特别是合理下调冲次，这样使得抽油泵的充满程度变好，不但减少液击和气蚀对固定凡尔的影响，而且也减少了阀球与阀座的撞击次数，从而延长了阀球与阀座的寿命。

2.4因地层因素影响的，可采取以下措施：

2.4.1优选抽油泵的表面材料和表面强化工艺对井下抽油泵的表面材料和表面强化工艺进行优选，提高泵对高含水、强腐蚀、出砂严重等恶劣工作环境的适应性。

2.4.2改进常规泵柱塞衬套副的结构，采用易排砂的泵体结构，在柱塞上设置螺旋防砂槽和导砂孔，提高防砂槽的排砂能力，减少砂卡、出砂刮伤柱塞和衬套的可能性。

2.4.3根据油井区块出砂程度制定单井防砂措施，充分利用化学固砂、复合防砂和高效防砂管等新工艺、新技术，减少油井出砂，改善井下设备的工作条件。

2.4.4对于含水高的井采取向管柱中加缓蚀剂的办法，减轻产出液对固定凡尔的腐蚀。建议采油厂开展单井缓蚀试验，并对单井缓蚀与泵站集中缓蚀两种方式进行效益论证，探索单井缓蚀的方法。

3、结束语

为提高油井泵效，油井应有足够的沉没度，管理区要根据地质实际情况，合理安排开采进度，避免设备的超负荷运行。注意泵筒的磨损程度，筒壁厚度低于有关行业标准要做到及时更换。深井抽油泵在下井前，先要进行试泵工作。做好抽油泵的固定工作，避免因内部液体冲击和外力因素导致的位置错位。

参考文献：

[1] 陈悦.浅析深井抽油泵失效分析及控制对策[J].化工管理.2015-10-21. [2] 张强.抽油杆常见断裂失效情况分析[J].中国高新技术企业.2015-04-01.