液力啟動(dòng)軟柱塞抽油泵在出砂區(qū)塊生產(chǎn)中的應(yīng)用

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1、液力啟動(dòng)軟柱塞抽油泵在出砂區(qū)塊生產(chǎn)中的應(yīng)用前言1結(jié)構(gòu)特征和工作原理目前，遼河油田的很多區(qū)塊都到了采油中后期，油層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變得越來越差，出砂嚴(yán)重，尤其是先期注水開發(fā)工藝和稠油熱采工藝的普遍推廣應(yīng)用，使上述問題更加突出，也給這些區(qū)塊中的油井舉升帶來了許多困難。為了解決這一難題,1997年由遼河石油勘探局采油處立題，開展液力啟動(dòng)軟柱塞抽油泵的研制工作。通過反復(fù)的室內(nèi)外試驗(yàn)，該技術(shù)目前已經(jīng)成熟，在出砂區(qū)塊的油井乞產(chǎn)應(yīng)用中，取得了明顯效果。11結(jié)構(gòu)特征液力啟動(dòng)軟柱塞抽油泵的柱塞由上、下岀油閥總成、上接頭、端環(huán)、中心管、皮碗、皮碗支撐環(huán)、鎖緊螺母

2、、上、下扶正環(huán)、下接頭等組成，再與常規(guī)泵筒總成和固定閥總成一起組成普通型軟柱塞抽油泵（）。軟柱塞的皮碗采用串聯(lián)的形式，上下部位均有導(dǎo)向扶正機(jī)構(gòu)，每個(gè)密封皮碗都用特殊結(jié)構(gòu)的支撐環(huán)進(jìn)行支撐，以提高密封皮碗的耐壓強(qiáng)度。1.2工作原理當(dāng)柱塞下行時(shí)，被柱塞分割的泵筒上下腔連通，使柱塞兩端不產(chǎn)生壓力差，因此，柱塞密封皮碗唇部保持裝配狀態(tài)，與泵筒內(nèi)壁間隙配合，這樣可使柱塞下行阻力減少，又可使密封皮碗工作中得到有效潤滑，減少蘑損；而當(dāng)柱塞上行時(shí)，游動(dòng)閥關(guān)閉，在泵上液柱壓力的作用下，柱塞上下產(chǎn)生很大壓差，密封皮碗的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其在承受液體密封壓力的同

3、時(shí)，產(chǎn)生一定的外向張力，唇口部位貼緊泵筒內(nèi)壁，與泵筒保持零間隙密封，此時(shí)泵筒與柱塞之間的漏失量接近零，加之增強(qiáng)的抽吸作用加人了泵的充滿系數(shù)，因而有效地提高了泵效。軟密封柱塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證了密封皮碗的自補(bǔ)償作用，使密封皮碗在工作磨損時(shí)仍可保持有效的密封。2研究中的技術(shù)創(chuàng)新1軟柱塞皮碗的研制軟柱塞皮碗是軟柱塞泵的核心部分，軟柱塞皮碗性能的好壞決定了軟柱塞泵的使用性能。在大量室內(nèi)研究的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了橡膠配方，重點(diǎn)增加皮碗的耐溫性、耐壓性、耐腐蝕性，以提高耐壓強(qiáng)度、回彈性、抗老化性能和耐磨性能等各項(xiàng)性能指標(biāo)。為了提高纖維的粘著強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度，

4、采用高強(qiáng)度纖維，做了大量的物理性能試驗(yàn)。軟柱塞皮碗的性能指標(biāo)見表1?表1軟柱塞皮碗的性能指標(biāo)硬度拉伸扯斷撕裂附著磨耗脆性強(qiáng)度伸長率強(qiáng)度溫度皮碗的外形尺寸采用凹槽斜面式皮碗結(jié)構(gòu)（）其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，在上沖程時(shí)，使皮碗能夠順利張開，下沖程時(shí)皮碗收回，各密封皮碗處于最佳的受力狀態(tài)，工作中環(huán)間壓力分配最為合理。22軟柱塞皮碗支承保護(hù)部分的設(shè)計(jì)軟密封皮碗在工作中承受靜載荷、動(dòng)載荷和沖擊載荷。這三種載荷的疊加使軟密封皮碗的受力情況十分惡劣，受自身材料特性的限制，軟密封皮碗又不具備與金屬材料同樣的強(qiáng)度和剛度。為了解決這一使用中的矛盾，主要從支承結(jié)構(gòu)的設(shè)

5、計(jì)上來提高密封皮碗的力學(xué)性能。在具體設(shè)計(jì)中，采用了萼狀環(huán)護(hù)式支承，通過平面受力、應(yīng)力角過渡，邊緣保護(hù)和力的分解等研究，提高了密封皮碗的抗壓性能和耐沖擊性能。為了防止支承部位對(duì)彈性材料的重復(fù)彈性切割，相應(yīng)部位采用了圓角結(jié)構(gòu)。23軟柱塞皮碗承受壓力的分散均衡及等壽命設(shè)計(jì)由于軟柱塞皮碗是預(yù)張緊安裝的，因此在工作中處于端部的皮碗首先承受油井壓力，而且在此壓力的作用下，端部皮碗的密封性能加強(qiáng)，使壓力向下傳遞更加困難，這樣形成的密封皮碗的工作狀況是：受壓由端部皮碗向下依次遞減，工作惡劣性也是依次遞減，這在工作中是非常不利的,因?yàn)檫@會(huì)使端部皮碗逐個(gè)迅

6、速磨損，使整個(gè)柱塞的承壓能力和磨損性能大大降低，嚴(yán)重時(shí)，井下過大的壓力會(huì)造成皮碗爆裂。為了克服軟柱塞工作中這一弱點(diǎn)，設(shè)計(jì)中，對(duì)軟柱塞的受力條件進(jìn)行了反復(fù)研究和計(jì)算對(duì)于壓力的分散和均衡進(jìn)行了多次優(yōu)選設(shè)計(jì)。最后的方案是：在中心管上設(shè)計(jì)了傳壓減壓槽，在支承環(huán)上設(shè)計(jì)了角度不同的截流孔，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，使減壓槽的形狀與截流傳壓孔的角度相互組配，達(dá)到壓力的分散均衡，使每個(gè)密封皮碗在工作中承受相同的工作壓力，每個(gè)密封皮碗的磨損狀態(tài)在整個(gè)工作周期內(nèi)接近相同，實(shí)現(xiàn)密封皮碗的等壽命設(shè)計(jì)。液力啟動(dòng)軟密封柱塞的受力分布見。3液力啟動(dòng)軟柱塞抽油泵特點(diǎn)提高泵效。軟柱

7、塞與泵筒密封性好，實(shí)現(xiàn)適用于出砂、出泥漿等特殊井況。軟柱塞抽油泵由于采用軟■硬配合，不會(huì)受到砂粒等細(xì)小xX5<7顆粒的影響而發(fā)生卡泵現(xiàn)象。軟柱塞皮碗結(jié)構(gòu)圖況下，只需起下抽油桿，便可完成檢泵作業(yè)。4現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果分析截至2002年4月，液力啟動(dòng)軟柱塞抽油泵在出砂井、撈砂井等特殊井中，實(shí)施70余井次，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益600余萬元。其中，2001年10月18口在沈陽油田前氣12井應(yīng)用液力啟動(dòng)軟柱塞抽油泵。該井措施前為出砂長停井，一直無法正常生產(chǎn)。應(yīng)用液力啟動(dòng)軟柱塞抽油泵后，初期產(chǎn)液量日產(chǎn)達(dá)36?40t左右。截至2002年4月仍正常生產(chǎn)。5結(jié)論及下步

8、發(fā)展方向由現(xiàn)場(chǎng)使用情況看，液力啟動(dòng)軟柱塞抽油泵在出砂井中不會(huì)砂卡，具有較長的使用壽命，是出砂井，尤其是出細(xì)粉砂井機(jī)械采油的…個(gè)較為理想的泵種。另外，液力啟動(dòng)軟柱塞抽油泵由于為“零''間隙配合，減少了泵的漏失