杆式抽油泵技术培训教材

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1、长庆油田公司机械制造总厂 2012年5月,杆式泵技术培训,一、杆式泵基本知识介绍 二、长庆油田杆式泵的应用 三、杆式泵使用和维护要求,1、杆式泵原理 工作原理：杆式泵主要由内外两个工作筒和柱塞组成，随着抽油杆下入到油管内的预定位置固定后进行抽汲作业，又称为“插入式泵”，其抽汲工作原理与整筒泵大至相同。 座封原理：下泵前先把支撑短节随油管柱下到预定位置，再将泵随抽油杆柱下入井中，靠支撑短节固定并密封。柱塞阀杆与抽油杆连接，柱塞在抽油杆带动下作上下往复运动，实现抽汲功能。起泵时，上提抽油杆，泵随之起出。起泵作业过程可实现不动油管柱。,一、杆式泵基本知识介绍,2、技术优势 （1）检泵时不提油管，可节

2、约作业时间，降低作业费用，同时减少因上、卸扣造成的油管丝扣磨损。 （2）作业时只起出抽油杆柱，降低了作业风险。 （3）在封隔器隔采井中使用，可避免封隔器频繁座封解封。 3、API杆式泵分类及结构特点 API杆式泵按座封位置的不同分为： 定筒式顶部固定杆式泵 定筒式底部固定杆式泵 动筒式底部固定杆式泵 其固定装置按照材料的不同又分为：机械式和皮碗式两种。,一、杆式泵基本知识介绍,一、杆式泵基本知识介绍,杆式泵结构示意图,（1）API定筒式顶部固定杆式泵结构特点 支承密封装置固定在泵的顶部，排出的液体能够把顶部与油管间的沉砂及时冲刷干净，可用于含砂井开采。 泵体可以绕顶部固定装置转动，在斜井中有较

3、好的自调能力。 在低产井和低液面井中比底部固定更能适应井况。 泵筒受油液内涨压力作用，会增大泵筒与柱塞的间隙，因此不适用于较深油井。,一、杆式泵基本知识介绍,（2）API定筒式底部固定杆式泵结构特点 泵筒不会因液柱的作用而伸长，泵筒外作用于油管静压，柱塞运动时，间隙不会增大，因而适合在深井（2500m）中使用。 在固定支撑套和底部锁紧装置的环形空间极易沉积砂粒，加大起泵作业难度，不易在含砂井较多的井中使用。 由于底部固定，在工作时，泵的摆动幅度较大，加剧了阀杆和导向套的磨损，所以不适合冲程较长的泵。,一、杆式泵基本知识介绍,（3）API动筒式底部固定杆式泵结构特点 泵筒在抽油杆的带动下作往复运

4、动，使油液处于搅动状态，抽油泵附近砂粒不易沉积。 泵顶部阀罩停抽时会自动关闭，阻止了井液中的砂砾沉积在泵内，特别适用于断续抽油的油井。 在上冲程时，泵筒内腔不承受液柱压力，不会产生内涨变大，使砂粒不易进入泵筒柱塞间隙，达到防止砂卡的效果。,一、杆式泵基本知识介绍,4、型号及表示方法,一、杆式泵基本知识介绍,一、杆式泵基本知识介绍,摘自“GB/T18607-2008/API 11AX 抽油泵及其组件规范”,示例： 一台泵径为31.8mm(11/4 in)杆式泵，其厚壁泵筒长度为3.048m（10ft），上部加长短节长0.610m（2ft），下部加长短节长0.305m（1ft），柱塞长1.219m

5、(4ft)。在60.3m(23/8 in)油管中工作并以底部皮碗支承总成固定。 该泵代号表示为： 20125 RHBC 3.01.20.60.3,一、杆式泵基本知识介绍,5、主要技术参数,一、杆式泵基本知识介绍,一、杆式泵基本知识介绍 二、长庆油田杆式泵的应用 三、杆式泵使用和维护要求,1、概况 杆式泵在国外应用较多，其良好的适用性、作业方便性及对油管的保护性得到了证明，并收到了良好的经济效益。在国内正逐步推广使用 2010年按照油田公司要求，开始在油田内推广使用杆式泵。2010年主要使用的是长庆机械总厂、咸阳宝石、山东威马、玉门和大港新世纪五个厂家的机械顶部固定杆式泵，全年推广使用近300台

6、。单座封结构的杆式泵使用中暴露了拉杆腐蚀和磨损的问题；座封故障率高问题；新井投产，地层压力高情况下，下泵时发生井喷问题；杆式泵设计和制造标准不统一的问题。2011年，针对单座封杆式泵使用中暴露出问题的基础上，完善了杆式泵的结构并统一了杆式泵设计制造标准，全年计划使用了杆式泵1000台，2012继续加大了杆式泵推广力度全年计划使用3000台,二、长庆油田杆式泵的应用,2、杆式泵结构,二、长庆油田杆式泵的应用,如右图所示，该泵由五部分组成。 （1）支撑座封装置。包含与油管一起下井的支撑装置，由机械支撑上接头、密封座圈和机械支撑下接头组成；泵上联接，随泵一起下井的座封装置，由机械顶部支撑芯轴、支撑座

7、环、机械支撑卡套、支撑皮碗芯轴、支撑皮碗、支撑皮碗压座圈、支撑皮碗压帽等组成。 （2）柱塞总成。包含阀杆，阀杆异径接头，上、下出油阀罩，上、下出油阀球和阀座，下出油阀座接头，柱塞。,二、长庆油田杆式泵的应用,（3）泵筒总成。包含泵筒及加长接箍。 （4）进油阀总成。包含泵筒闭式阀罩、进油阀球、进油阀座、泵筒异径接头。 （5）杆式泵防喷器总成。包含接箍、外管、防喷器推杆和杆式泵防喷器。防喷器的作用是防止下入油管时井筒发生溢流或井喷事故，防喷泄油器的使用应根据井筒状况确定，在不发生井涌、井喷的油井可不使用防喷泄油器。,3、规格及基本参数,二、长庆油田杆式泵的应用,4、杆式泵主要技术工艺 （1）柱塞采

8、用喷焊工艺，表面硬度HV200595，涂层厚度大于0.25mm ，具有优良的防腐性和耐磨性。 （2）泵筒采用镀铬工艺，镀铬层厚度 0.076mm，硬度HV1009001160，具有优良的防腐性和耐磨性。 （3）凡尔座材质为6Cr18Mo，表面硬度HRC52HRC56，具有非常高的耐磨性和耐腐蚀性；凡尔球材质为9Cr18Mo, 表面硬度HRC58HRC65，球座之间经过研磨处理，密封性经真空试验合格。 （4）柱塞上部阀罩材料为不锈钢（3Cr13）调质处理，防腐性、耐磨性和柔韧性均优于合金钢，可有效提高阀罩强度，避免了柱塞上部阀罩断裂。,二、长庆油田杆式泵的应用,4、技术特点 （1）采用了双座封结

9、构（机械+皮碗），相比单座封结构可靠性更高，座封力更大，能够减少座封装置接触部位的磨损，减少座封故障。 （2)拉杆表面必须采用镀铬处理工艺，提高拉杆的防腐和耐磨性，提升拉杆整体性能，防止磨损断裂问题的发生。,二、长庆油田杆式泵的应用,（3）配套了杆式泵防喷器，提高了杆式泵的适用范围，降低了修井作业的安全风险隐患。 （4）支撑皮碗采用特殊合成材料，耐油、耐酸、耐碱、耐高温达150以上。皮碗加工方式选用磨具成型，提高了皮碗尺寸制造精度。,二、长庆油田杆式泵的应用,（5）制定了杆式泵定型技术规范，基本统一了各泵厂家杆式泵结构和基本尺寸，为今后各厂家杆式泵的互换，提供了技术支持。,二、长庆油田杆式泵的

10、应用,自2011年9月开始陆续下井，因下井时间短，长期效果还有待进一步观察，短期总体使用效果较好。采用了双座封结构下井一次座封成功率明显提高；采用了镀铬处理的拉杆耐磨和防腐性能更好，更能满足油井使用工况；所配套的杆式泵防喷器结构简单、工作可靠性高，进一步扩大了杆式泵的适用范围。但是，使用中还是暴露的一些问题，这些问题集中表现在卡泵造成座封装置的解封、进油阀座接头上下密封面的刺漏、拉杆脱扣及防喷器易被落物堵塞问题。,杆式泵应用情况表（截止2012.02）,二、长庆油田杆式泵的应用,5、应用情况,卡泵造成座封装置易解封问题 主要原因： （1）卡泵是导致座封失效的主要原因。其实，卡泵问题在管式使用中

11、也是集中出现的一个主要问题。这主要是由于井下工况复杂，砂卡、垢卡、蜡卡问题比较普遍，再加之杆式泵结构均为单根泵筒的整筒泵结构，使用中易受到井斜度的影响，易出现卡泵问题。 （2）顶部支撑的双卡杆式泵，仅以上端支撑部位将整个抽油泵与油管固定，支撑部位以下的泵体始终处于自由悬空状态，泵在工作中，会随这个支点摆动，造成密封部位偏磨、机械卡抓断脱、松脱的问题，导致座封失效。,二、长庆油田杆式泵的应用,6、存在问题及解决方案,（3）杆式泵设计间隙目前执行的是国标中的1号间隙。我们认为间隙过小也是导致卡泵易解封的主要原因。 解决方案： （1）使用单位应加强日常井筒的维护和管理措施。如杆式泵的选井尽量为直井和

12、选取出砂、结垢、接蜡轻微的油井，做好日常维护工作，减少卡泵问题。 （2）杆式泵配合间隙选取介于1号间隙和2号间隙之间的配合间隙，增大间隙量，减少卡泵风险。 （3）在杆式泵下端增加一个杆式泵的扶正套，减少使用中泵的偏摆，减少偏摆引起的解封。这项工作可对泵下防喷器的结构做部分改动后实现。,二、长庆油田杆式泵的应用,进油接头端面刺漏的问题 原因分析： （1）进油阀座接头在加工过程有质量缺陷或尺寸误差，在组件装试压过程问题未能完全暴露出来，及时发现，待下井使用一段时间后，才表现为密封端面的刺漏问题。 （2）杆式泵进有阀座接头密封端面接触面积偏小（相比管式泵而言），接触面积小增大了端面发生刺漏的风险。

13、解决方案： （1）可在进油阀密封端面处增加紫铜垫圈或进油阀座外径表面增加“O”型橡胶密封圈。,二、长庆油田杆式泵的应用,（2）产品的生产制造过程，要提高零部件加工精度，加强产品质量的检验，严格按照规程进行总装试压。,进油阀结构改进图,二、长庆油田杆式泵的应用,一、杆式泵基本知识介绍 二、长庆油田杆式泵的应用 三、杆式泵使用和维护要求,1、杆式泵下泵作业程序 下泵前： （1）检查杆式泵是否有损坏和因保管不当而引起的锈蚀现象，各部连接螺纹是否已拧紧； （2）进行柱塞拉动灵活性检查； （3）所有油管需经过清洗和通径规检测，清洁抽油杆表面和接箍内外表面； （4）仔细阅读作业指导书，并严格执行。 下泵时

14、： （1）按作业指导书的设计，下入该井要求长度的尾管、筛管、丝堵等；,三、杆式泵使用和维护要求,（2）连接杆式泵的密封支撑接头，含防喷器组件； （3）把泵的密封支撑接头（注意方向）随油管下到设计深度； （4）根据泵挂深度下入相应数量的油管，座封井口； （5）将杆式泵提起，使泵随抽油杆下到泵挂深度，接近密封支撑接头时要放慢下行速度，当抽油杆不再下行时，在杆上做标记，这时抽油杆与泵总长之和应和设计深度吻合； （6）将抽油杆上提，上提长度为3米左右，下放碰泵，使泵座封于密封支撑接头内； （7）根据泵挂深度、冲程、泵长、杆柱等计算防冲距和短节长度；,三、杆式泵使用和维护要求,杆式泵密封支撑接头,（8）

15、提出最后两根抽油杆，再下入短节，更换光杆，安装防喷盒； （9）将光杆上提，上提高度为23米左右，快速下放杆柱碰泵，重复1 2次，确保使泵座封于密封支撑接头内； （10）调整防冲距，连接方卡子，挂抽； （11）按作业指导书要求起抽憋压，检查泵效； （12）如该井检泵时，上提抽油杆，将杆式泵提上至20-30mm停止上提抽油杆，使油管内的油流入井底后再提抽油杆，将泵提出井口。,三、杆式泵使用和维护要求,杆式泵泵体,2、杆式泵使用注意事项 （1）保证可靠锁紧，到位的泵在支撑装置处镦击2-3 次，但力量不要太大，以免损坏泵，然后提起抽油杆缓慢活动2-3 次，座封无疑后，再用游动滑车上提下放十余次，观察抽

16、油泵工作状况，如工作状况良好，方可上紧防喷盒，对好防冲距，以不碰泵为准，卡好方卡子。 （2）杆式泵不能超冲程使用，杆式抽油泵的柱塞不能伸出泵筒，即只能在泵筒内上下移动，在选择泵筒长度时，应使之满足冲程及防冲距的要求，一般规定：（泵筒长度+上、下部加长接箍总长）( 冲程+柱塞组件长度+防冲距总长)。 （3）下泵当中需使用抽油杆扶正器时，其下面的扶正器应尽可能靠近抽油泵，以保证抽油泵和油管对中，从而使起下泵顺利。,三、杆式泵使用和维护要求,（4）进行下泵作业的井场，井口周围应保持整洁，以免砂石或异物在下泵过程中掉入井内，影响泵的正常工作。 （5）在下井前把抽油杆及油管用蒸汽刺洗干净。 （6）油管必须用直径不小于49mm（2-3/8油管）或60mm（2-7/8油管），长度不小于2m 的通径规全部通过。 （7）下泵前先把与油管相连的支撑装置及防喷泄油器（需下入防喷泄油器时）随油管柱下到预定位置。 （8）在杆式抽油泵的工作过程中，由于轻微砂卡等原因，杆式抽油泵有可能从密封支