石油开采概论-抽油泵

第三讲抽油机-抽油泵采油装置王树山英国剑桥国际培训师胜利油田采油职工培训中心教研室主任电话办）手机-mail:scpxwss@二、抽油泵抽油泵是抽油装置的一个重要组成部分，它是通过油管和抽油杆下到井中并沉没在液面以下一定深度处，依靠抽油杆带动其工作，将原油抽出地面。（一）抽油泵分类（a）管式泵（b）杆式泵

1—油管；2—卡簧；3—柱塞

4—游动凡尔；5—工作筒；6—固定凡尔管式泵杆式泵有杆泵无杆泵螺杆泵电动潜油离心泵水力活塞泵水力喷射泵1.普通管式泵（1）结构：工作筒、衬套、活塞、固定凡尔、游动凡尔。（2）工作原理：上冲程游动凡尔关闭，固定凡尔打开，吸液入泵排液出井；下冲程固定凡尔关闭，游动凡尔打开，泵内液体转移到活塞以上油管内。如此循环将井液源源不断地抽汲到地面。

（二）抽油泵结构原理a上冲程b下冲程1—游动阀；2—活塞；3—工作筒；4—固定阀（二）抽油泵结构原理2.防砂卡抽油泵（1）双筒式防砂卡抽油泵结构：双筒环空沉砂结构部分、泵抽汲部分、滑阀泄油器部分。工作原理：在抽汲过程中，井内液体经双通接头侧面的进油孔道进入泵内，象常规抽油泵一样，由柱塞抽至泵上，泵筒上端的滑阀亦随柱塞上下冲程的抽汲运动而做敞开、关闭运动以完成排液、挡砂的动作。该泵的防砂卡原理：随着泵的不断抽汲，排至泵上的油液把大部分颗粒较小的砂粒带至地面；一部分携带不到地面的颗粒较大的砂粒，由于滑阀的遮挡作用，不能再回落到泵筒内，而是通过泵的外套与泵筒之间的环形沉砂通道沉到泵下的沉砂管内。若因地面设备故障中途停抽时，泵上油管内液体中的砂子也沉到沉砂管内，从而有效地防止砂卡抽油泵。（二）抽油泵结构原理2.防砂卡抽油泵（2）长柱塞式防砂卡泵结构：长柱塞（4.6m、5.5m、6.4m）、短泵筒（1.2m）、双通接头、沉砂外筒、进出油阀、水力连通式挡砂圈等。

工作原理：借助挡砂圈及漏失液的共同作用，阻挡砂粒进入柱塞与泵筒之间的密封间隙，从而杜绝了砂卡，减轻了泵筒与柱塞的磨损，使表面强化层不易被破坏。当油井停抽时，下沉的砂粒沿沉砂环空沉入泵下尾管，不会象常规泵那样在泵上聚集，避免了砂埋抽油杆。（二）抽油泵结构原理2.防砂卡抽油泵（3）动筒式防砂卡抽油泵。结构：出油凡尔、进油凡尔、柱塞、泵筒、沉砂管、沉砂尾管。

工作原理：抽油杆带动泵筒上行时，泵筒与柱塞形成的封闭腔室的容积增大，压力减小，原油在沉没压力作用下，通过双通接头的进油孔打开进油凡尔进入其封闭腔。下冲程时进油凡尔打开，原油排出泵筒进入油管。由于泵筒运动，泵筒和柱塞腔室中的油液始终处于挠动状态，砂子不易在泵筒中沉积卡泵。油液排出泵筒后，大部分砂粒被带到地面，一部分携带不到地面的砂粒，由于出油凡尔的关闭，不能再回落到泵筒内。因地面设备原因或停电等造成停抽时，泵上油管中的砂子则通过沉砂管和泵筒之间的环形沉砂通道下沉到泵下的沉砂尾管中，从而有效地防止砂卡抽油。（二）抽油泵结构原理

2.抽稠油泵（1）反馈泵（串联式抽油泵）

结构：泵筒由两台泵径不同的抽油泵串联而成，大泵在上，小泵在下，无固定凡尔。活塞由与大小泵筒配合的活塞用联接管联接，大小活塞上各安装一套凡尔球、凡尔座，起进、排油作用，相当于普通抽油泵的固定凡尔和游动凡尔。反馈泵的进油腔为大活塞减小活塞形成的环形空腔，故理论排量为两台泵理论排量之差，负荷为大泵负荷。

工作原理：抽汲过程中，上下泵皆处于密封状态。上冲程时，出油凡尔关闭，井内液体经下柱塞中心孔顶开进油凡尔，进入下柱塞与上泵筒和上柱塞所形成的环形空间；下冲程时，环形空间逐渐减小，井液打开出油凡尔排至上柱塞中心空腔及泵上油管内，完成一个抽汲过程。随着泵的不断抽汲，井液被抽到地面。柱塞下行过程中，进油凡尔始终处于关闭状态，由于下柱塞上端压力与泵上压力相同，下柱塞下端是沉没压力，P上>P下，二者产生一液柱压力差，在此压力差作用下，下柱塞上产生一向下的轴向力，即反馈力，从而推动泵柱塞下行，以克服因油稠所产生的下行黏滞阻力。

（二）抽油泵结构原理

2.抽稠油泵

（2）CCYB型敞开直入式抽稠油泵结构：主要由两个不同直径的泵筒和两个不同直径的柱塞以及强制敞开式进油阀、出油阀、连杆等组成。工作原理：上冲程：强制式进油阀的阀球由连杆带动与上柱塞一起随抽油杆柱上行，当阀球座于阀座上后，强制式进油阀关闭，继续上行，阀球推动游动泵筒上行，上柱塞下端泵筒的容积减小，腔内液体压力升高，当升至超过油管柱内的压力后，打开上柱塞内的游动阀，排入油管内直至地面。下冲程：强制式进油阀的阀球通过联杆和上柱塞随抽油杆柱下行，下泵筒由于受下柱塞（固定的）和泵外液体的摩擦阻力以及下泵筒（游动的）与上泵筒（固定的）之间液体的阻尼力的作用先是停滞不动因而强制式进油阀的阀球离开阀座打开进油阀，同时上柱塞内的游动阀关闭，继续下行，强制式进油阀的阀球带动下泵筒下行，上柱塞下部泵腔容积增大，压力降低，稠油由强制式进油阀流入泵筒。（二）抽油泵结构原理4.改进泵——长柱塞抽油泵

该泵泵筒短（1.2m），无衬套，柱塞长（4.8m），短泵筒下接一个长加长管。泵筒外有一个外筒，轴向力由外筒承担，泵筒不受拉压，泵下可带长尾管和封隔器座封。泵筒下端固定，上端处于自由状态，可以微量摆动，可克服偏磨的问题。在泵筒上端设计一个防砂槽，在柱塞下端设计一个刮砂槽，由于柱塞长度大于泵筒长度，所以在工作中柱塞两端始终露在泵筒外，因此砂粒不易进入泵筒内，有效减少磨损，防止砂卡。采用陶瓷阀球、阀座，硬度、耐腐蚀和抗冲击能力增加，整泵寿命长，泵效高。该泵的工作原理与普通抽油泵相同。（三）抽油泵泵效

1.抽油泵的理论排量

在理想情况下，活塞上、下一次冲程所排出的液体体积称为抽油泵的理论排量，等于活塞让出的体积。一个冲程排量：V＝fps

每分钟的排量：Qm＝fpsn

每日的排量：Q理=1440fpsn

令1440fp＝K，则：Q理＝Ksn

式中Q理——泵的理论排量，m3/d；

fp

——活塞的横截面积，m2

，可通过查表得出；

s——光杆的冲程长度，m；

n——冲数，次/分钟；

K——泵的排量系数，可通过查表得出。（三）抽油泵泵效

2.抽油泵泵效在油井生产过程中，泵的实际排量与泵的理论排量之比的百分数称为泵效。表达式为：

式中：η——泵效，％；

Q实

——泵每日的实际排量，m3/d或t/d；

Q理

——泵每日的理论排量，m3/d或t/d。一般除连抽带喷的井外，泵效都是小于100%的，若泵效大于70％说明泵的工作状况良好。在实际生产中，一般泵效都小于70％。例题：某抽油井下φ56mm的泵，冲程2.4m，冲次9次/，日产液量35t，液体密度为0.9t/m3、原油含水为33％，求泵效和日产油量。解：答：泵效为50.8％，日产油量为22.8t。

（三）抽油泵泵效

3.影响泵效的因素

（1）油井工作制度的影响。油井工作制度指的是冲程、冲数、泵径及下泵深度。当冲程、冲数、泵径、下泵深度选择过大，使地层供不应求，使泵效降低。（2）抽油杆和油管弹性伸缩的影响。由于深井泵的工作特点，抽油杆柱和油管柱在工作过程中承受着交变载荷，从而发生弹性伸缩，使活塞冲程小于光杆冲程，减小了活塞让出的体积，即抽油泵实际排量小于其理论排量，降低了泵效。（3）气体和充不满的影响。当泵内吸入油气混合物后，气体占据了活塞让出的部分空间，造成液体不能够充满泵内；或者当泵的排量大于油层供油能力时，液体进泵速度跟不上活塞上行速度，造成泵内液体的充不满，使泵效降低。（4）漏失的影响。

①排出部分漏失。柱塞与衬套的间隙漏失、游动阀漏失，都会使从泵内排出的液量减少。②吸入部分漏失。固定阀漏失会使活塞下行，造成泵内的部分液体漏入井筒，泵内压力上升缓慢，游动凡尔打开滞后，由泵腔流入油管的液量减少。③其他部分的漏失。尽管泵正常工作，由于油管丝扣、泵的连接部分及泄油器密封不严，都会因漏失而降低泵效。

（三）抽油泵泵效

4.提高泵效的措施

（1）针对油层方面的措施.

主要是提高和维持油层能量，保证有充足的供油能力。对于注水开发的油田，合理注水是保证高产、高泵效的根本措施。如果井底附近油层物性不好，可采取增产措施提高井底附近油层的渗透率，从而提高油层供油能力。

（2）针对井筒方面的措施。

①选择合理的工作方式。一般井，选用大冲程和较小的泵径，这样，既可减小气体对泵效的影响又可降低悬点载荷。油比较稠的井，选用大泵径、长冲程、慢冲数；连喷带抽的井，选用快冲数进行快速抽汲，以增强诱喷作用。②确定合理的沉没度，增大泵的沉没压力，提高泵的充满程度；同时减少溶解气的分离，降低泵口气液比，减少进泵气量，从而减少气体影响。③改善泵的结构，提高泵的抗磨、抗腐蚀性能，采取防砂、防腐蚀、防蜡及定期检泵等措施。④使用油管锚减少冲程损失。⑤合理利用气体能量及减少气体影响。自喷转为抽油的井，初期尚有一定的自喷能力，可合理控制套管气，利用气体能量来举油，使油井连喷带抽，从而提高油井产量和泵效；一般含气的抽油井，适当增加沉没度，减少泵吸入口处的自由气量，降低进泵气油比，提高泵的充满系数；高含气抽油井减少气体对泵工作影响的有效措施是在泵的入口处安装气锚(井下油气分离器)，将油流中的自由气在进泵前分离出来，通过油套管环形空间排到地面。

（四）抽油泵采油系统影响因素1.井筒环境及生产介质（1）抽油泵工况变差

（2）地层出砂日益严重（3）产出液腐蚀性强（4）润滑介质发生改变①抽油泵工况变差

80%以上的井都采用封隔器卡封生产，井下管柱复杂化。影响因素之一：井筒环境及生产介质人工井底丝堵Y221封隔器筛管Y111封隔器筛管+Y111封隔器抽油泵泄油器封堵层生产层封堵层封两头抽中间

随油田开采程度地不断提高，油井射开层位逐渐增多，生产层位也由厚油层转向薄夹层，由于层与层之间的渗透性、均质程度等不同，为保证层层发挥作用，就必须采用分层管柱分层生产，这样不可避免要采用封隔器卡封，而且往往是多级封隔器。胜坨油田80％的井带封隔器生产，封隔器的座封载荷大，其中一级封座封载荷60－80KN，二级封座封载荷75－95KN，三级封座封载荷103－123KN，在如此大的座封载荷下，井下管柱受压弯曲，泵筒的垂直度超标，造成柱塞与泵筒之间，抽油泵与油管之间偏磨，且座封载荷越大，偏磨越严重，泵漏失量增加，杆断、管漏增多。影响因素之一：井筒环境及生产介质①抽油泵工况变差油井的供液能力逐年变差，泵挂深度逐年加深。

80%以上的井都采用封隔器卡封生产，井下管柱复杂化。影响因素之一：井筒环境及生产介质人工井底丝堵Y221封隔器筛管Y111封隔器筛管+Y111封隔器抽油泵泄油器封堵层生产层封堵层封两头抽中间

在开采过程中，地下原油被大量采出，因注水不及时或地层压力大注不进水等原因，会造成地下亏空，压力下降，供液能力变差。由于抽油泵必须沉没在液面以下，具有一定的沉没度，才能正常生产并保证一定的油井产量，因此，泵越下越深，泵挂逐年增加。而由于泵挂增加，造成以下现象的发生。

柱塞两端的压差增大，柱塞与衬套间隙减小，磨损严重，抽油泵寿命缩短；

受抽油杆接箍活塞效应及接箍与油管的摩擦影响，抽油杆下行中性点上移，抽油杆和油管偏磨的范围增加；

抽油杆承受的载荷加大，抽油杆断脱事故发生频繁；随着抽油杆的加长，其本身重量增加，而含水上升，井液密度增加；泵挂加深，柱塞上液柱高度增加，造成柱塞上液柱载荷增加，在两方面作用下，抽油杆所承受载荷增加，抽油杆断脱事故频繁；

抽油杆刚性变差，柔性变强，杆管偏磨严重；

所需油管长度增加，油管内外的压差增加，油管漏失严重，产量下降。

中性点是指下冲程时，由于抽油杆和活塞受油管中液体阻力的影响，杆柱上下受力不一致，在抽油杆上形成一个受力中和点，即中性点。中心点上部杆柱受拉力作用，下部受压力作用，这样，下冲程中性点以下杆柱会弯曲变形，与油管偏磨，而中性点的上移，又使抽油杆与油管的偏磨范围增加，导致偏磨严重。①抽油泵工况变差②地层出砂日益严重胜坨油田除东营组因地层本身胶结疏松出砂外，沙一、沙二段是由于长期流体冲刷，胶结物被大量剥蚀，以及酸化措施不当、固井质量差等原因导致大量出砂。出砂是影响油田开采的重要因素之一。表现在：砂埋油层或井筒砂堵造成油井停产；出砂使地面和井下设备严重磨蚀、漏失或砂卡；冲砂检泵、地面清罐等维修工作量剧增；砂粒堵死固定阀或泵加长短节，造成固定阀打不开而失效，严重者泵筒内和柱塞内均被油砂堵塞，造成油井停产；出砂严重时还会引起井壁坍塌而损坏套管。影响因素之一：井筒环境及生产介质抽油泵井不同含砂级别井数分布图口％‰

从上图可以看出，含砂大于0.5‰的占44％，油层出砂相当严重。出砂是目前有杆泵井维护作业率升高的主要原因之一。例：胜采四矿23队39X138井，该井采用56*4.2*4.5的工作制度生产沙二段82层，出砂较严重，日产油4.8吨，含水96.3％。2003年6月因大雨造成电机烧停井，更换电机后开井发现光杆下不去判断为砂卡泵，上作业时发生抽油杆断裂，提出泵后发现大量细砂沉积在泵筒与柱塞的环形空间，在施工冲砂时冲出大量灰绿色砂，这次事故造成产量损失15吨，发生作业劳务费8万余元，经济损失惨重。①抽油泵工况变差

②地层出砂日益严重③产出液腐蚀性强胜坨油田产出水中含有大量的腐蚀性介质氯离子、溶解氧、二氧化碳等存在，在综合含水高的情况下，产出液的化学腐蚀是十分严重的，特别是在表面强化层遭到破坏后，在化学腐蚀和电化学腐蚀的双重作用下，出现点蚀，腐蚀速度进一步加快。影响因素之一：井筒环境及生产介质8000-110000.04-1.128-36.9613000-25000氯离子含量溶解氧含量二氧化碳含量总矿化度单位：mg/l产出水腐蚀介质含量柱状图Cl-极化能力强，具有较高的极性和穿透性，易优先吸附于金属表面成膜于有缺陷或薄弱处及缝隙集中的小孔处，使金属表面氧化膜变成易溶的氯化物，金属表面腐蚀。氧本身是一种极强的氧化剂，会夺走金属的自由电子，产生去极化作用，加速腐蚀的发生。

CO2与水反应产生H+，从而产生氢去极化腐蚀，致使钢材表面形成易溶的金属离子，破坏金属表面保护膜。矿化度高，说明水中盐类含量高，致使溶液导电性能增强，加快电化学腐蚀速度。①抽油泵工况变差

②地层出砂日益严重③产出液腐蚀性强影响因素之一：井筒环境及生产介质④润滑介质发生改变

特高含水改变了抽油泵井的工作介质环境，柱塞与衬套之间，抽油杆与油管之间，其润滑介质由原油变为地层水，润滑性能降低，摩擦系数增大，磨损加快。此外，阀球自由下落速度加快，冲击力加大，易使球与球座密封面损坏。（四）抽油泵采油系统的影响因素1.井筒环境及生产介质2.系统设备性能既然特高含水期井筒环境与生产介质有这样的特点，其结构自然会导致抽油泵系统设备不适应正常生产，所以系统设备性能是影响抽油泵正常生产的另一主要因素。抽油泵系统设备性能的影响耐磨性能差普通碳钢的腐蚀速度较合金钢平均大5—10倍，个别高达30倍。因此常规深井泵的柱塞与衬套耐腐蚀性能差，不适应目前正常生产。常规抽油泵渗碳泵筒硬度为HV664—889，而石英砂的硬度为HV900—1050，泵筒极易在石英砂的作用下发生磨蚀失效。影响因素之二：系统设备性能耐腐蚀性能差井号检测时间试棒材质试棒失重g挂后试棒状态腐蚀率mm/a21194355h(2001.5.20~2001.6.3）A30.1629附着黑垢，大面积片蚀，点蚀严重0.4622氮化38CrMoAl0.0521较大面积片蚀，轻微点蚀0.147822207360h(2001.6.6~2001.6.21)A30.0942大面积片蚀脱落，点蚀严重0.2484氮化38CrMoAl0.0124部分面积明显点蚀，基本无片蚀0.0327井口挂棒检测空白腐蚀情况数据表抽油泵系统设备性能的影响耐磨性能差结构设计不合理一是可投捞式固定阀稳定性较差。二是柱塞的防砂槽设计不合理。耐腐蚀性能差影响因素之二：系统设备性能防砂：落入活塞和衬套间隙的砂粒可聚集在槽沟内，防止砂粒磨损活塞。润滑：槽沟内可存油，对衬套、活塞起一定润滑作用，减少活塞与衬套之间的磨损。散热：环形槽增大活塞表面积，有利于散热。柱塞表面的环形槽作用柱塞结构图实际上环形槽的有限空间是存不了多少砂的，设计时又将环形槽放在柱塞中部，使其始终在泵筒中无法将砂清除；且环形槽环形面有R0.5mm的圆弧过度，存砂后，易造成柱塞与衬套的凿削磨蚀。二是柱塞的防砂槽设计不合理；耐磨性能差抽油泵系统设备性能的影响耐腐蚀性能差结构设计不合理一是可投捞式固定阀稳定性较差；三是柱塞上下加工的倒角。影响因素之二：系统设备性能倒角作用:便于将柱塞装入抽油泵泵筒和防止装配阀罩时螺纹处的外径尺寸过量变大。但由于柱塞进入泵筒后，与泵筒形成易存砂的环形空间，在石英砂的作用下，造成柱塞和衬套的高位凿削磨蚀。除以上三个方面的影响外，泵的加工和装配质量也严重影响泵的正常生产，如：下井前泵柱塞的镀铬层局部脱落；防砂槽两边弧形面粗糙；柱塞的磕碰；运输中的严重震动碰撞等，都会导致泵的失效，但这不属于泵本身的原因，而是由于人为因素造成的。因此不列入系统设备性能这一影响因素中。（四）抽油泵采油系统的影响因素1.井筒环境及生产介质2.系统设备性能3.配套工艺不完善针对出砂、高腐蚀未形成一定规模的有效的配套采油工艺。如：如何使砂子不进入抽油泵中？如何使抽油泵系统耐腐蚀？由于在特高含水期对抽油泵系统有三大影响因素，致使油井免修期逐年下降，2000年我厂抽油泵系统免修期跌至251天。通过对169口井的调查发现作业维护原因如下：影响因素之二：系统设备性能泵分部位失效比例抽油泵失效的平均生产周期为260天，其中有70%井生产周期低于200天。

主要有三种失效形式：（1）砂进泵筒造成柱塞及配对件的高位凿削磨损。（2）高矿化度腐蚀介质环境造成柱塞及配对件高位腐蚀失效，严重者柱塞多处穿孔。（3）磨损和腐蚀双重作用下造成的柱塞镀铬层大面积连片剥蚀，深达基体（泵初期的泵效降低多由此原因引起，随失效程度的增加泵效逐步降低。柱塞与衬套的失效是一个渐变的过程，大部分泵从初期60－80％左右降至30－40％约3－6个月）。固定阀主要有四种失效形式：（1）因疲劳磨损造成密封面点蚀，随后刺坏失效。（2）固定阀密封支撑体锥面密封失效刺坏。（3）固定阀座装配不严或过于粗糙密封不严，致使固定阀座上下端面和外侧刺坏失效。（4）因阀座（球）硬度不够，造成阀座（球）过量磨损而密封不严失效（固定阀失效相对柱塞与衬套失效而言在泵效变化上是一个突变的过程，大部分固定阀失效井在10天内泵效就大幅度降低，甚至1天之内不出油）。游动阀主要有两种失效形式：（1）伴随一个脱扣后，另一个失去保护而刺坏失效。（2）游动阀球（座）因硬度不够造成过量磨损，密封不严，随后游动阀刺坏、失效。（

游动阀失效较固定阀低，这是因双游动阀从某种程度上有一定的保护作用，但游动阀一旦失效，泵效比固定阀下降更快。）影响因素之二：系统设备性能（四）抽油泵采油系统的影响因素1.井筒环境及介质2.系统设备性能3.配套设施不完善1、抽油泵工况变差2、地层出砂日益严重3、产出液腐蚀性能强4、润滑介质发生改变既然特高含水期严重影响抽油泵系统的正常生产，为了提高其适应性，延长油井的免修期，降低油井的维护作业费用，对抽油泵系统做了众多改进。1、耐磨性能差2、耐腐蚀性能差3、结构设计不合理针对出砂和高腐蚀没有有效的配套工艺（五）抽油泵采油系统的改进（1）

结构改进2.杆管偏磨改进（1）消除油管弯曲（2）抽油杆防偏磨配套技术3.配套设施改进1.抽油泵方面的改进（2）材质及热处理工艺的改进（五）抽油泵采油系统的改进

1.抽油泵方面的改进（1）结构改进A.固定阀总成由可投捞式改为固定式改进前改进后作用：预防固定阀卡簧、密封锥面失效改进之一：抽油泵方面的改进B.固定阀总成独立，消除阀总成轴向力固定阀座靠底部顶紧机构顶紧，顶紧机构下部连接尾管，由于抽油泵在抽汲过程中会产生油管的蠕动，长时间的蠕动会导致固定阀座顶紧力减小，造成固定阀上下端面及外侧刺坏。因此在固定阀外加一层外管，使外管受力而固定阀座顶紧装置等不受轴向拉力的作用，消除阀总成轴向力。改进之一：抽油泵方面的改进C.固定阀座密封方式由端面密封改为“端面密封+‘O’型圈”密封。作用：防止固定阀上下端面及外侧刺坏。单固定阀双固定阀D.将单固定阀改为双固定阀作用：降低固定阀承受压差，延长固定阀使用寿命改进之一：抽油泵方面的改进直角E.将柱塞两端的锥形结构改为柱形结构。作用：可有效阻止砂粒进入柱塞与衬套之间。改进之一：抽油泵方面的改进F.环形槽上移至柱塞顶部作用：上冲程使环形槽出泵筒，由井液将其中的砂粒带走。G.加弹性刮砂装置刮砂装置刮砂装置作用：消除泵筒内壁微量积砂改进之一：抽油泵方面的改进改进之一：结构H.柱塞两端加高硬度环作用：保护柱塞，减小柱塞磨损。

改进之一：抽油泵方面的改进（五）抽油泵采油系统的改进

1.抽油泵方面的改进（1）结构改进（2）材质及热处理工艺的改进材质改进：衬套材质由20CrMo（或45钢）改为38CrMoAl，将阀球（9Cr18Mo）和阀座（6Cr18Mo）改为金属陶瓷材料。作用：增强抗腐蚀、磨蚀能力热处理工艺改进：将衬套由渗碳（碳氮共渗）改为氮化处理，柱塞由镀铬改为喷焊作用：增强抗腐蚀、磨蚀能力改进之一：抽油泵方面的改进改进泵适用范围内容条件最大下泵深度（m）＜1800原油粘度（mPa·S)＜4000含砂量（‰）＜0.8最大井斜（°）＜30最大冲程（m）短泵3.3长泵5.136185井改进泵与常规泵泵效变化曲线对比表80706050403020100

203040506080110140180泵效%生产周期T/d泵免修期明显延长泵使用时间大幅延长2000年调查情况2001年情况260329免修期对比70%33.5%200天以内泵失效比例对比应用效果对比图（五）抽油泵采油系统的改进（1）结构改进

1.抽油泵方面的改进（2）材质及热处理工艺的改进2.杆管偏磨改进（1）消除油管弯曲改进之二：杆管偏磨改进（1）消除油管弯曲引进Y221和Y211全包封隔器，降低座封负荷，座封负荷降至30－40KN，保证管柱无弯曲；泵挂较深的井也可以采用两级管柱，使泵上油管处于自由伸长状态。为防止油管伸缩及径向摆动，在无封隔器全井段生产井中采用液压油管锚，油管锚接在泵上，油井生产时，油套管压差大于0.3Mpa,锚爪卡在套管内壁上，实现油管锚定。带封隔器的油管柱采用改进后的液压油管锚，同样也可实现泵上油管锚定。改进之二：杆管偏磨改进（1）消除油管弯曲在应用常规Y221和Y211封隔器的井上应用座封吨位控制器，控制合理的座封压力，减缓油管受压变形。为使油管四周均匀磨损，研制应用了油管旋转装置。油管旋转装置座在四通上，通过地面旋转使井下油管旋转，变换偏磨位置，使油管四周均匀磨损，延长油管使用寿命。

2001年10月21日在311斜147井试用，验证结果：通过地面旋转可以使井下油管旋转，不断变化杆管偏磨位置，减缓杆管偏磨，延长杆管使用寿命。目前，在我厂已应用270余套。（五）抽油泵采油系统的改进

（1）结构改进

1.抽油泵方面的改进（2）材质及热处理工艺的改进2.杆管偏磨改进（1）消除油管弯曲（2）抽油杆防偏磨配套技术抽油杆防偏磨配套技术改进之二：杆管偏磨改进A.杆柱底部加重使杆弯曲应力在允许弯曲应力之内，或基本消除弯曲，防止杆柱弯曲磨损。

B.在弯曲和已磨损杆段加非金属扶正器，防止杆柱弯曲偏磨。

C.应用抽油杆旋转装置，每10天旋转光杆一次，变换抽油杆偏磨位置，延长抽油杆使用寿命。

为使抽油杆均匀磨损研制了抽油杆旋转装置于2001年6月28日至今在310168等45口井上应用，验证结果：操作方便，可有效延长抽油杆使用寿命。目前现有的防偏磨配套技术应用效果尚且可以，但有局限性，斜井及丛式井泵过拐点的杆管防偏磨技术则要认真讨论，目前国内外已有这方面的技术，需要收集分析与借鉴发展，更好的解决胜坨油田杆管偏磨问题。（五）抽油泵采油系统的改进

（1）结构改进

1.抽油泵方面的改进（2）材质及热处理工艺的改进2.杆管偏磨改进（1）消除油管弯曲（2）抽油杆防偏磨配套技术3.配套设施的改进针对产层出砂、井筒沉砂、携砂规律，发展与应用了几项配套技术。如泵下过滤装置和泵上挡砂装置，防止砂粒进泵。（1）泵下滤砂器

目的：对进泵液体进行过滤，降低进泵液体的含砂量，并使进泵砂粒粒径小于柱塞与泵筒间隙。一是滤砂管部分，外边有一保护外管,内有一滤芯。井液从侧边进入，沿滤芯下行,过滤后清洁的井液通过滤芯进入中心管及上部泵吸入口。二是压力智能控制阀部分，当滤芯堵塞后智能控制阀自动打开，起到保护作用。正常情况下，压力智能控制阀是关闭的，暂定打开压力为0.5mPa。改进之二：配套设施改进21198井泵效对比曲线

抽油机下冲程，挡砂块在上方井液等力的作用下座在挡砂阀座上，将其液流通道堵住，井液中的砂粒在重力作用下，沉积于挡砂块上面，避免沉砂进入泵内，有效的防止了抽油泵砂卡事故的发生；另外减少了泵上油管柱内井液压力对泵工作的影响，使泵的下冲程比较平稳，有利于提高泵的充满程度和泵效。抽油机上冲程，沉积于挡砂块上的砂子被向上抽来的高压液流冲散，随着井液被抽出井外，从而保证了抽油井的正常生产。

图中1：油管2：扶正抽油杆接箍3：抽油杆4：压帽5：挡砂阀6：挡砂块7：阀座8：泄油器上接箍9：锁紧环抽油机工作时，挡砂器中的挡砂块、挡砂环、压帽随抽油杆柱上下运动，其运动换向与抽油杆上下冲程保持一致。座封在锁紧环上的阀座具有液流通道，井液可以从中通过，因阀座与锁紧环接触面为7度角产生自锁，所以阀座始终处于不动状态。（2）泵上挡砂器改进之二：配套设施改进影响因素改进方法小结抽油泵方面的改进杆管偏磨改进配套设施改进井筒环境及介质系统设备性能配套工艺不完善1、抽油泵工况变差2、地层出砂日益严重3、产出液腐蚀性能强4、润滑介质发生改变1、耐磨性能差2、耐腐蚀性能差3、结构设计不合理针对出砂和高腐蚀没有有效的配套工艺1、固定阀总成改为固定式2、固定阀总成独立，消除阀轴向力3、阀座密封方式为端面密封+0型圈密封4、改为双固定阀5、倒角改为柱形结构6、防砂槽放到顶部7、加弹性刮砂装置8、活塞两端加高硬度环消除油管弯曲：1、引进Y221和Y211全包封隔器2、应用液压油管锚3、研制应用座封吨位控制器4、研制应用油管旋转装置抽油杆防偏磨配套技术：1、杆柱底部加重消除弯曲2、弯曲和已磨损杆段加非金属扶正器3、应用抽油杆旋转装置1、泵下滤砂器2、泵上挡砂器1、材质的改进2、材料及热处理工艺的改进通过以上对抽油泵系统的改进及推广，在实际生产中创造了极大的效益，但是这些改进还存在着一定的局限性和不完善性，在今后的工作中，有待于广大的石油工作者密切注意观察和分析，也希望大家在工作中注意一性资料的收集，对出现的问题进行及时的记录、分析，结合国内外不断涌现的新工艺、新技术，加以解决、完善，为油田的高产、稳产贡献自己的一份力量。三、抽油杆抽油杆是有杆泵采油装置的一个重要组成部分，抽油杆通过接箍连接成杆柱，上经光杆连接抽油机，下接抽油泵柱塞，在整个抽油装置中起传递动力的作用。（一）普通抽油杆

抽油杆本身是圆钢制成的实心杆件，两端均有加粗的锻头，上面有连接螺纹和搭扳手的方形断面。

目前国产抽油杆从制作材料上分为两种，一种是碳钢抽油杆，另一种是合金钢抽油杆。碳钢抽油杆一般用40号或45号优质碳素钢制成；合金钢抽油杆用20CrMo钢和20NiMo钢制成。抽油杆柱由光杆和井下抽油杆组成。抽油杆柱最上面的一根抽油杆称为光杆，光杆与井口密封盒配合起到密封井口的作用。1.抽油杆的技术规范抽油杆级别的划分表抽油杆公称直径：16mm、19mm、22mm、25mm、29mm等。常见抽油杆长度:8m，另有1.0m、1.5m、2.5m、3.0m、4.0m等。级别抗拉强度/MPa抽油杆使用条件建议钢种C617.4～743.8轻载荷或中载荷有轻微盐水腐蚀的油井碳钢或低合金钢D793.8～970.2重载荷有轻微盐水腐蚀的油井碳钢或铬钼钢K588～793.8中载荷、有腐蚀介质的油井镍钼钢2.抽油杆符号的意义

C——40、45号钢正火处理

B——20号铬钼钢调质处理短抽油杆长度，mm

抽油杆直径，m

抽油杆代号3.对抽油杆的要求（1）耐疲劳、耐磨性好、强度高。（2）抽油杆螺纹中心线应与杆体同心。（3）螺纹要精密、光洁。（4）杆身要直。(二)特种抽油杆

1.超高强度抽油杆

石油矿场目前使用的超高强度抽油杆主要有HY级和HL级两种。

HY级超高强度抽油杆属于工艺型高强杆，是在D级抽油杆的基础上经探伤检测，筛选出材质无缺陷、材料为20CrMoA的D级抽油杆，对其本体采用高频感应加热表面淬火工艺，再经表面喷丸强化处理后制成，这样在其表面形成2mm－2.8mm的淬硬层，不仅提高了抗拉强度（980MPa－1200MPa）和表面硬度（HRC42－48），而且在本体表面产生很高的表面残余应力，从而提高了抽油杆的疲劳强度和应力腐蚀断裂抗力。

HL级超高强度抽油杆属于材料型高强度杆，采用特殊的合金钢制造，材料为16Mn2SiCrMoVTiA,其制造工艺与D级杆基本相同，不需进行表面感应淬火。其抗拉强度达966MPa－1136MPa。超高强度抽油杆的规格尺寸与普通抽油杆相同。超高强度抽油杆主要用于大泵提液、小泵深抽、稠油等大负荷井中，部分应用于地面驱动螺杆泵井中，提高了抽油杆工作的可靠性。2.钢制连续杆

钢质连续抽油杆是加拿大60年代开发的具有半椭圆截面和圆截面的抽油杆。2001年，胜利高原公司开发了钢质连续抽油杆制造工艺和技术，实现了钢质连续杆的国产化，为钢质连续抽油杆大量应用提供了前提条件。（1）大幅度降低抽油杆失效频率。（2）减少抽油杆与油管的磨损。（3）降低抽油杆的工作应力。（4）提高油井产量。（5）提高作业速度、减轻劳动强度。（6）增加承载能力。（7）能用于驱动螺杆泵。钢质连续抽油杆主要用于超深井、斜井、水平井、偏磨井、稠油井、普通抽油杆断脱事故频繁井以及驱动螺杆泵采油。3.玻璃钢抽油杆玻璃钢抽