抽油泵失效成因分析及治理措施探讨

抽油泵失效成因分析及治理措施探讨

崔鸿儒 ,崔旭瑶 ,彭国威

（中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院，山东东营 257001）

摘要：抽油机井生产过程中，由于抽油泵失效造成的躺井作业次数占比达40%以上，造成抽油泵失效的原因很多，有作业施工质量、采油管理、地层影响以及泵本身质量等问题。抽油泵在长时间恶劣条件下工作，易发生工作失效的情况。本文介绍了抽油泵的结构与正常工作条件，对相应的失效成因进行分析，并提出了几点治理措施。

关键词：抽油泵；正常运行；失效成因；治理措施

1 抽油泵的结构与正常工作条件

抽油泵是一种在抽油机带动下，将井内原油抽到地面的一种特殊形式的往复泵，主要由泵筒、吸入阀、活塞、排出阀四大部分构成。由于井下作业条件的特殊性，抽油泵的失效通常与这些构成部件紧密相关。运行正常的深井抽油泵，各部位严格密封的，以保证在工作时对原油的正常吸入与排出。要时刻保持泵内液体的饱满度，一旦泵内检测到气体的出现，应立即停止机器运行，及时排除气体。否则高压强条件下可能会使泵筒断裂甚至发生爆炸。要使活塞的有效冲程尽量长。在有效的活塞冲程距离内，较长的活塞冲程可增加原油的吸入与排出量，减少抽油泵的工作频率。为防止撞击固定凡尔，应调节好防冲距等。

2 抽油泵失效成因分析

2.1 抽油泵断

抽油泵工作过程中出现断裂，通常分为两种情况：柱塞上游动阀罩断和上接头断。抽油泵处在高压强的条件下运行，经常处于超负荷工作状态，此时抽油泵内部的活塞上接头受到压力最为明显。由于目前许多零部件的性能和质量都有了较大的改善，在进行油泵部件更换过程中，有的注采站忽视了新零件与原有设备的磨合度，导致新旧设备的不对接，在受到油泵内部液体的压力冲击后，就会出现部件之间的空隙，导致气体的渗入。当气体值达到油泵的承载上限，就会引起抽油泵筒的断裂事故。造成抽油泵断的原因与加工工艺，泵的自身质量，安装方法也有较大关系。如果在生产过程中使用了不规范的测量标准，有可能导致抽油泵筒断裂事故。

2.2 抽油泵脱

抽油泵脱扣部位主要是游动阀罩脱扣和固定阀压紧接头脱扣。游动阀罩脱扣与柱塞上游动阀罩断不同，通常是由油泵的防冲撞距离设置不合理造成的。经过相关实验测试，油泵的防冲撞的最大距离应不超过本身有效长度的1/3，距离过小就会使游动阀罩受力不均，造成游动阀罩的脱落，严重的还会发展破裂现象。距离过大则会导致滑杆和上游动阀罩的结合处从过盈配合转化为间隙配合，导致抽油泵的失效。抽油泵的正常工作需要杆柱的相互配合，如果杆柱出现磨损或匹配度不合适，就会使柱塞在运行过程中受到的阻力变小，极易滑动。遇到液体冲击后会使柱塞脱离泵筒，引起上游动阀罩脱扣。

2.3 抽油泵漏

原因可细分为两种：固定阀座受刺造成泵漏和压紧接箍的粘接工艺和螺纹加工技术上存在问题。对于固定阀的使用标准有相应的行业规范，严格按照规定所述生产使用即可。对于后者出现的问题，需要在设备的对接过程中，注意接头处的粘接工作，务必做到高质量的密封性，对接完成后，应对部分样品做破坏性试验，以确保能够在高压强条件达到完美密封。对于螺纹加工技术再次不做赘述，国家出台的深井油泵设备管理细则都做了具体要求，只要严格执行要求标准，即可保证正常条件下的施工安全。

2.4砂粒在管柱内的沉降

由于油井出砂，有的油井含砂量大于0.3‰，含砂量最高的达到10‰以上。由于原油的粘度远远大于地层水的粘度，而在相同的流速下，不同介质的携砂能力与介质的粘度呈正比，所以地层油的携砂能力要大于地层水的携砂能力。当井液进入抽油泵后，由于活塞的抽吸作用以及抽油杆与油管的相互运动，使得地层水与地层油充分混合，大的油滴变成小油滴分散，地层油中的砂粒混合在地层水中，由于地层水的携砂能力差，部分砂粒会在重力作用下下沉。在抽油杆下行时，靠近油管壁的流速为零，而与抽油杆接触的流体与抽油杆的下行速度相同。因此井液在油管中运移速度从纵向上和径向上都是变速运动，砂粒会在井液低速时沉降，部分砂粒也会沿着井壁的低速区沉降到抽油泵。特别是在油井停产时，砂粒快速沉降，严重时会造成卡泵和砂埋。

2.5 抽油泵结构问题

抽油杆通过游动凡尔与活塞连接，活塞往复运动使得游动凡尔罩承载着大小不对称的变载荷应力。现场抽油泵由于游动凡尔罩失效的因素占11%，是游动凡尔失效的一个主要因素。凡尔罩由于受到凡尔和液流通道的限制，凡尔罩的有效横截面积小于活塞的有效横截面积，在整个杆柱上产生应力集中。在凡尔开启过程中，凡尔罩受到连续间断的撞击，而凡尔球的硬度大于未经处理的凡尔罩的硬度，连续的撞击加速了疲劳破坏。

2.6磨损和腐蚀共同作用

由于抽油泵在井中是呈倾斜状态，在上行与下行的瞬间，在往复运动过程中，使得双倍间隙半径大小的砂粒进入泵筒与柱塞之间，从而加大了摩擦系数和磨损时间，使得柱塞与泵筒之间的压力和摩擦力都增加，造成柱塞和泵筒表面磨损。表面被破坏后，由于井液介质的强电解性和弱酸性，心部极易被腐蚀和磨损。

3 抽油泵失效控制措施

3.1 改进深井抽油泵工艺设计

原有的油泵虽然能够保持正常的工作，但是对于目前原油开采的复杂程度已经很难完全适应。相关部门应在国家的政策支持下，积极配合研发部门，提供较多的抽油泵工作资料，便于研发人员进行细节完善。不仅要在油泵的质量上做到提高，还要在细节上进行优化。

3.2 加强抽油泵质量管理

由于油泵工作条件的特殊性和在采油过程中体现的重要性，时刻维护和检修抽油泵就变得非常重要。尽快建立起一支专业能力强、综合素质高、吃苦耐劳的油泵维护团队，利用现代高新技术，将人工检修与电脑数据分析相结合，对采集到的信息综合对比分析，便于专业技术人员进行研究。通过专业团队对油泵质量的管理，实现油泵的稳定运行。

3.3 加强抽油生产基础管理

（1）加强井筒基础管理。狠抓目标管理，巩固井筒管理，从油井的检泵入手，分析每口井的情况，找出规律，做好井筒的基础管理工作。（2）供液能力满足的情况下，应控制井口含砂量在0.5‰范围以内。油井要保持足够的沉没度，确定合理的生产参数，避免设备的超负荷运行。（3）规范资料。加强井筒基础资料管理，利用功图确定油井结蜡周期，并详细制定每口油井热洗计划；根据功图前后的变化，对热洗效果进行评价，然后根据评价分析优化热洗工艺流程。

3.4加强采油设备的环境安全管理

要做好油泵内部和周围环境的清洁和保护工作。考虑到油泵所处环境的特殊性，长期的原油污染会给油泵的正常运行带来危害，严重情况时可能会使油泵阻塞或停止工作。在对油泵进行定期的安全检测时，可以顺便进行简单的清洁工作。井筒较脏的油井作业时必须洗井。对于井下有落物或出砂的油井，泵下要求接绕丝筛管，防止脏物进入泵内，采用防砂泵或双固定阀抽油泵。

4 结语

总之，造成抽油泵失效的影响因素较多，针对具体的的抽油泵要解剖分析，查找具体原因，以利对症下药。为提高油井泵效，油井要保持足够的沉没度，确定合理的生产参数，避免设备的超负荷运行。同时要要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，避免因内部液体冲击和外力因素导致的位置错位，通过综合配套治理改进措施，提高抽油泵的泵效。

参考文献

[1]李成红，杨孝刚，杨亚少，等.定向井中抽油泵漏失治理[J].中国石油和化工标准与质量，2013（13）.

[2]卜凡俭.抽油泵磨损机理分析与解决办法探讨[J].胜利油田职工大学学报，2007，1：034.

作者简介：崔鸿儒，男，1990年12月出生，工程师，从事油田开发工艺研究工作。