投入式抽油泵進(jìn)油閥研制與應(yīng)用

為解決普通管式抽油泵固定閥在下井過(guò)程中易受各種雜質(zhì)影響而產(chǎn)生漏失的問(wèn)題,本文研制了過(guò)濾型抽油泵固定閥裝置,該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工成本低,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),效果良好。

設(shè)計(jì)了一種新型可控多功能底閥抽油泵,具有正反循環(huán)洗井、防砂和泄油功能,在沖砂、熱洗井、注氣等特殊作業(yè)時(shí)不用起下管柱,通過(guò)下放上提抽油桿就可以打開正循環(huán)環(huán)空通道,完成作業(yè)后再次下放上提抽油桿柱,就可以關(guān)閉循環(huán)環(huán)空通道,進(jìn)行正常采油生產(chǎn)。由于具有泄油功能,可避免上提管柱時(shí)油液外溢污染井口和因?yàn)橛统淼仍蛟斐勺矒粜褂推鞑恍褂偷默F(xiàn)象。在大港油田多口油井投入使用,取得了很好的效果。

通過(guò)理論分析和試驗(yàn),闡述了抽油泵固定閥閥球密度對(duì)油流壓力損失、閥球跳高狀態(tài)、閥球回落時(shí)間、沖程及固定閥漏失量的影響。結(jié)果表明,閥球的密度加大,油流進(jìn)泵阻力增加,固定閥處的壓降增加,抽油泵的充滿系數(shù)降低,抽油泵的沖程損失增大。建議在常規(guī)采油井中,應(yīng)盡量避免應(yīng)用密度較大的固定閥球,而在腐蝕性強(qiáng)、含砂量大的油井中,應(yīng)充分利用大密度閥球(陶瓷閥球或鎢合金閥球)的耐腐蝕性能和耐磨性能

定向井、水平井在井斜角45°以上井段實(shí)現(xiàn)有桿泵抽油是一個(gè)技術(shù)難題,泵固定閥球受井斜影響關(guān)閉不及時(shí)或不到位會(huì)造成低泵效。介紹了一種抽油泵強(qiáng)制閉合固定閥,在中原油田采油三廠8口大斜度油井應(yīng)用后,平均日產(chǎn)液由5.1t上升至13.1t,平均日產(chǎn)油由1.6t提高到3.7t,平均泵效由15.7%提高到49.6%,表明該強(qiáng)制固定閥能明顯提高泵效。

油井檢泵作業(yè)時(shí),通常將整個(gè)抽油泵從井內(nèi)起出并更換新的抽油泵。針對(duì)這一問(wèn)題,研制了軟柱塞可撈固定閥抽油泵。該泵柱塞以氟塑材料為主并添加輔料加工合成,耐磨性強(qiáng),外表面有磨損時(shí),可通過(guò)膨脹自動(dòng)補(bǔ)償,不會(huì)增大與泵筒的配合間隙。進(jìn)行檢泵作業(yè)時(shí)只要將柱塞連同固定閥一起起出地面更換損壞部件即可,不用進(jìn)行起油管作業(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,該泵可實(shí)現(xiàn)不動(dòng)油管進(jìn)行檢泵作業(yè),降低油井的作業(yè)成本,對(duì)提高油田開發(fā)效益具有積極作用。

從adn型高壓?jiǎn)胃讎娪捅玫慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā),提出出油閥升程的霍爾測(cè)量方案;同時(shí)對(duì)霍爾芯片的耐壓能力進(jìn)行了模擬驗(yàn)證試驗(yàn),對(duì)傳感器的封裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì),確保了測(cè)量方案的可行。最后,對(duì)出油閥升程傳感器進(jìn)行了標(biāo)定,并通過(guò)試驗(yàn)來(lái)分析了傳感器安裝對(duì)供油特性的影響情況。

鑒于有桿抽油泵系統(tǒng)的抽油桿斷脫、偏磨事故時(shí)有發(fā)生,現(xiàn)有無(wú)桿抽油泵存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行不平穩(wěn)、采出液與動(dòng)力液混合等缺陷,設(shè)計(jì)了一種新型抽油泵。該泵由地面液壓系統(tǒng)對(duì)泵體中心管內(nèi)的動(dòng)力液加壓、卸壓,通過(guò)與碟簧的共同作用控制橡膠囊的脹縮,實(shí)現(xiàn)舉油功能,且可有效避免動(dòng)力液與采出液混合現(xiàn)象的發(fā)生。詳細(xì)闡述了該泵的結(jié)構(gòu)組成及工作原理,通過(guò)建立等效模型、擬合橡膠囊排液曲線觀測(cè)橡膠囊的排液趨勢(shì),以期尋找出地面液壓系統(tǒng)的合理?yè)Q向加壓點(diǎn),為確定恰當(dāng)?shù)臎_次提供理論依據(jù),并深入分析該泵的理論排量。最后,根據(jù)該泵的自身特性及下泵過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題提出具體的連接方式,以期指導(dǎo)實(shí)際的工程應(yīng)用。

sulzer柴油機(jī)的回油閥調(diào)節(jié)式高壓油泵,柱塞套筒偶件密封性好,使用壽命長(zhǎng),但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,調(diào)整噴油定時(shí)精度要求高,相對(duì)繁瑣,耗時(shí)長(zhǎng)。許多輪機(jī)員對(duì)高壓油泵定時(shí)調(diào)整經(jīng)驗(yàn)不足,心里沒底。若更換進(jìn)、回油閥或主機(jī)各缸功率不均,僅簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)進(jìn)、回油閥調(diào)節(jié)桿去平衡主機(jī)各缸功率,而不檢查及調(diào)整噴油定時(shí)和噴油量,多年積累下來(lái)會(huì)導(dǎo)致各缸噴油定時(shí)及有效柱塞行程相差很大,主機(jī)偏離最佳運(yùn)轉(zhuǎn)工況。其實(shí)精準(zhǔn)的操作可以達(dá)到很高調(diào)整精度,從而排除各種因素對(duì)噴油定時(shí)和噴油量的影響。

由于油管襯里脫落導(dǎo)致抽油泵磨損及卡泵,縮短抽油泵的使用壽命,工作量和作業(yè)費(fèi)用大大增加。抽油泵防卡裝置就是利用優(yōu)質(zhì)的聚四氟乙烯,加工成與泵襯套微過(guò)盈配合的密封段,安裝在柱塞和上游動(dòng)凡爾罩之間的連接接頭上。當(dāng)砂子和玻璃渣子等雜質(zhì)掉在防卡裝置上,使之不能進(jìn)入柱塞和深井泵工作筒之間的間隙內(nèi)造成泵的磨損及卡泵,延長(zhǎng)抽油泵的使用壽命。其上部是一個(gè)螺旋上游動(dòng)凡爾罩,工作時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)液流,沖刷防卡裝置上的雜質(zhì),使之處于懸浮狀態(tài),并隨產(chǎn)出液帶出井筒。

為解決起下油管過(guò)程中原油溢出井口的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種帶有防噴裝置的雙卡桿式抽油泵。這種泵主要由閥桿、支撐總成、支承座主體、柱塞、泵筒、外管、篩管以及防噴裝置等組成,它采用頂部機(jī)械+皮碗雙密封桿式泵結(jié)構(gòu),提高了密封可靠性,同時(shí)在泵的底部增加了防噴裝置,阻斷油層與井口的連接通道,達(dá)到防止原油溢出井口的目的?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,這種泵在井底壓力不大于20mpa時(shí),可有效防止起下油管作業(yè)過(guò)程中溢油事故的發(fā)生。

江漢油田有桿采油井柱塞上凡爾罩有斷脫的現(xiàn)象。在認(rèn)真分析普通上凡爾罩?jǐn)嗝撛虻幕A(chǔ)上,進(jìn)行了凡爾罩的改進(jìn),不僅出油面積增加,而且承載面積明顯增加。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的使用,凡爾罩?jǐn)嗝摤F(xiàn)象得到有效控制。

隨著油田開發(fā)的不斷深入,低產(chǎn)井井?dāng)?shù)逐年增加。低產(chǎn)井主要采取間抽的管理方式進(jìn)行生產(chǎn),但存在泵效低、能耗高、管理難的問(wèn)題。為此,研制了超長(zhǎng)沖程抽油泵并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。同常規(guī)舉升方式對(duì)比,具有泵效高、能耗低、管理方便的特點(diǎn),為解決低產(chǎn)井生產(chǎn)成本高的問(wèn)題提供了重要解決途徑。

華北油田第四采油廠部分油井沉沒度超過(guò)100m,而泵效卻較低,只有20%。為了提高這部分油井泵效,對(duì)泵效影響因素進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)了氣蝕效應(yīng)對(duì)泵效的影響。通過(guò)計(jì)算重新確定了固定閥球最佳跳動(dòng)高度,其移動(dòng)距離由傳統(tǒng)的45mm降低為12mm,減少了原油中的溶解氣逸出和氣蝕的影響,解決了閥球運(yùn)動(dòng)距離較大導(dǎo)致閥來(lái)不及關(guān)閉、原油漏失率大的問(wèn)題。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中改進(jìn)泵的固定閥罩后,油井平均泵效提高了18%,證明固定閥球跳動(dòng)高度改為12mm后能有效提高油井泵效。

針對(duì)普通抽油機(jī)井易卡泵和非磨損漏失的問(wèn)題,分析出其柱塞上下部存在錐形體間隙、固定凡爾罩存在較寬扶正弧面等結(jié)構(gòu)缺陷。通過(guò)技術(shù)改造消除或降低了事故隱患,并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),取得了明顯效果。

無(wú)桿液力抽油泵是一種新型的容積式抽油泵。該泵適用于低壓低產(chǎn)油井的試油或采油作業(yè)。根據(jù)泵的工作原理和工作環(huán)境,提出該泵的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,其由液壓控制模塊、數(shù)據(jù)收集處理模塊、監(jiān)控報(bào)警模塊組成,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)井下泵體的工作狀態(tài)。通過(guò)分析泵的流量-時(shí)間曲線和壓力-時(shí)間曲線,尋找系統(tǒng)的最佳參數(shù)以提高產(chǎn)量。

根據(jù)出油閥閥芯的加工特性,針對(duì)存在問(wèn)題從閥芯基準(zhǔn)中心孔修正工藝、mg1312精密磨床硬質(zhì)合金頂尖工作錐面技術(shù)要求以及閥芯磨削過(guò)程中的光磨工藝環(huán)節(jié)三個(gè)方面提出提高出油閥偶件加工精度的改進(jìn)辦法.取得了良好效果,明顯提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和合格率.

根據(jù)出油閥閥芯的加工特性,針對(duì)存在問(wèn)題從閥芯基準(zhǔn)中心孔修正工藝、mg1312精密磨床硬質(zhì)合金頂尖工作錐面技術(shù)要求以及閥芯磨削過(guò)程中的光磨工藝環(huán)節(jié)三個(gè)方面提出提高出油閥偶件加工精度的改進(jìn)辦法,取得了良好效果,明顯提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和合格率.

針對(duì)油田開發(fā)中所面臨的自噴轉(zhuǎn)抽井因油壓高、無(wú)法正常起下管柱和高凝油井管柱結(jié)蠟堵塞無(wú)法泄油等問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種三作用固定閥抽油泵。該特種固定閥由換向彈簧、導(dǎo)軌管、轉(zhuǎn)向銷、圓錐體、復(fù)位彈簧、半閥球等部件構(gòu)成,通過(guò)轉(zhuǎn)向銷處在導(dǎo)軌管中的不同位置,可實(shí)現(xiàn)泄油、堵塞和單流閥等3個(gè)作用,較好地實(shí)現(xiàn)了溢流井不壓井起下管柱和結(jié)蠟井正常泄油。自2009年以來(lái),現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用三作用固定閥抽油泵15井次,其中自噴轉(zhuǎn)抽井應(yīng)用7井次,高含蠟井應(yīng)用8井次,作業(yè)成功率100%?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,三作用固定閥可以有效減少作業(yè)周期,降低壓井作業(yè)對(duì)油層的傷害。

為克服層間矛盾,提高多層系油藏的開發(fā)效果,國(guó)內(nèi)已研制出針對(duì)有桿抽油系統(tǒng)的多種分層采油工具,并研制了一系列的分采工藝管柱。由于結(jié)構(gòu)及連接方式的限制,常規(guī)分采抽油泵的結(jié)構(gòu)長(zhǎng),坐封后易彎曲,影響分采效果和檢泵周期。因此,設(shè)計(jì)了動(dòng)筒式分采抽油泵,上泵的柱塞作為下泵的泵筒,利用上下(內(nèi)外)泵之間的環(huán)空完成進(jìn)液、排液,減少了泵的長(zhǎng)度。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)取得了良好的分采效果。

一、前言油井在修井檢泵時(shí),需進(jìn)行管內(nèi)泄壓,以防原油噴出造成浪費(fèi)及安全問(wèn)題。目前國(guó)內(nèi)各油田通常的做法是:在下管柱時(shí)在管串中預(yù)裝泄油器,防止噴油、噴水、噴氣等。但各種泄油器工作效果都不理想,泄油成功率較低。針對(duì)上述問(wèn)題,自主研制了防噴管式抽油泵(專利號(hào)為201020140908.x),它適用于各種油井工況條件,不僅能

河南油田對(duì)稠油水平井采用偏心抽稠泵、水平一次泵或?qū)⒊橛捅孟轮了蕉蔚拈_采方法,存在固定閥啟閉滯后、井斜較大時(shí)柱塞與泵筒已發(fā)生偏磨和球閥扶正等問(wèn)題。為此,研制了稠油強(qiáng)啟閉抽油泵。該泵設(shè)有2組游動(dòng)閥總成和1組固定閥總成,游動(dòng)閥為強(qiáng)啟閉結(jié)構(gòu),固定閥罩內(nèi)直徑與固定閥球直徑之間的間隙小,能有效防止閥球漂移,同時(shí)復(fù)位彈簧可以起到一定的扶正及強(qiáng)制回位作用。樓平6井和新2301井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明,該泵能大幅提高產(chǎn)液量和效率,累計(jì)生產(chǎn)時(shí)間達(dá)201d,對(duì)稠油水平井和大斜度井具有較好的適應(yīng)性。

常規(guī)固定閥可拔式抽油泵中固定閥拔出器采用打撈頭、打撈爪結(jié)構(gòu),隨著井深不斷增加,打撈難度大,固定閥不能順利拔出,增加作業(yè)費(fèi)用和時(shí)間。改進(jìn)固定閥拔出器結(jié)構(gòu),采用螺紋連接和松脫結(jié)構(gòu)。改進(jìn)后的固定閥可拔式抽油泵在阿曼達(dá)利油田應(yīng)用14井次,平均泵效達(dá)到67.5%,平均產(chǎn)液44.35t/d,起出固定閥作業(yè)更加簡(jiǎn)便、可靠,應(yīng)用效果良好。