抗高温陶瓷抽油泵的应用与研究

摘要：本文详细传输了抗高温陶瓷抽油泵的结构和工作原理，对抗高温陶瓷抽油泵的特点和规格型号进行了说明，分析了抗高温的机理和应用特例。

关键词：抗高温;陶瓷;抽油泵;原理

一、前言

高35块构造上位于辽河坳陷东部凹陷荣兴屯断裂背斜构造带北部。荣72断块为一东倾断鼻，构造高点位于荣72井西南的上倾部位，2007年經二次评价后，上报探明石油地质储量45.96×104t，含油面积0.6km2。储层成分成熟度较高，石英含量一般为46.4%～67.4%，平均为34.2%;长石含量一般为25%～42.1%，平均为33.3%;岩屑含量平均为7.7%。结构成熟度较高，胶结类型以孔隙式为主，胶结程度差，岩性松散易碎，地层强度较低。在生产过程中，多口井出砂严重，泵砂卡，频繁作业，仍未能从根本解决问题，极大地影响油井正常生产。

二、抗高温陶瓷抽油泵的结构

抗高温陶瓷抽油泵主要由泵筒、柱塞、中心管、游动阀、固定阀组成。

三、抗高温陶瓷抽油泵的工作原理

抗高温陶瓷抽油泵主要从工作部件的材料上解决高温变形、腐蚀、耐磨和砂卡等问题。使用复合工业结构陶瓷材料替代金属材料，研制柱塞和阀组等关键零部件。结构陶瓷表面呈玻璃态结构，无晶格边界，具有很强的耐腐蚀性能。除了耐高温、耐腐蚀外，该柱塞的热稳定性好，热膨胀系数低。

为解决闪蒸和气锁的问题，采用了在泵下冲程的下死点出油阀强制开启的结构，该结构不但解决了拉杆式关闭防气泵长期存在的拉杆断脱的问题，而且大大减轻了强制启闭时阀的撞击和水力冲击，延长了出油阀的使用寿命。更为重要的是：下死点强制开启的结构，克服了出油阀过早开启的漏失和进油时的涡流干扰，提高了泵效;采用大流道的进油结构，而且所有进出油口都采用了射流式流道，减少了进油阻力，提高了泵的充满系数，改善了抽油泵及整个系统的载荷条件;

泵腔减压装置，使得在下冲程时泵腔内压力平稳，不对游动阀组、固定阀组以及柱塞造成过大的冲击，汽击和水击在泵腔中的作用效果大为减轻，改善了柱塞和阀组的工作状态。

四、特点

1.抗高温耐腐蚀陶瓷柱塞，研究采用工业陶瓷新材料作为柱塞的基体材料，主要性能指标：耐高温350℃，硬度HRA 87，抗弯强度1150 MPa，热膨胀系数3.6×10-6/℃。

2.耐腐蚀、变形小的特殊泵筒，表面硬度达到HRC 69以上，镀层厚度达到0.18mm，提高了泵筒的耐磨性能和抗腐蚀性能。

3.特殊结构的阀组，流道为常规泵流道的1.4倍，大大降低了泵的进油阻力，增加了充满系数。

4.防漏双保险结构，保证在泵的上下冲程中均能实现有效的密封，防止漏失，提高泵效和泵的工作寿命。

5.独特的阀罩，采用了射流式结构，设计成流线型过渡，加大了流道面积，使过流磨阻减到最小，降低了泵的进泵阻力和下行阻力。

6.全泵整体防腐处理，所有零件都选用了耐高温材料制成，并且进行了防腐强化处理。

7.独特的防闪蒸和防汽锁结构。

8.泵腔减压装置，改善了柱塞和阀组的工作状态。

五、型号表示法及技术参数

抗高温陶瓷抽油泵型号采用下列方法表示：

结构代号，用“高”、“陶”二字汉语拼音第一个大写字母表示

最大冲程，m

柱塞与泵筒有效密封长度，m

标称泵径（圆整），mm

抽油泵类别代号，用“抽”、“油”、“泵”三字汉语拼音第一个大写字母表示

型号示例：CYB57—1.5—3GT标称泵径为57.2mm，柱塞与泵筒有效密封长度1.5m，最大冲程3m的耐高温陶瓷抽油泵。

六、现场应用

蒸汽驱开采是稠油开采的主要接替技术，而要保证该工艺的大面积成功实施，就必须解决汽驱中深井200℃以上高温工况下抽油泵的高温变形和腐蚀问题，这是一项国内外一直没有解决的技术难题。通过抗高温陶瓷抽油泵的研究与推广，完成了抗高温陶瓷抽油泵的性能优化和技术特性的系列化，达到了中深层汽驱高温井举升技术的要求和其它稠油高温井的要求，为辽河油田稠油蒸汽驱开采工艺的大面积实施提供了技术支持。

参考文献：

[1]宋玉旺，王永虎，唐学权，等.长柱塞防砂管式泵在吐玉克油田的应用〔J〕.吐哈油气，2004，12（4）：354-356

[2]刘庆敏，徐建礼，程正全，等.长柱塞式防砂抽油泵原理与应用〔J〕.油气采收率技术，1999，6（1）：71-74

[3]沈迪成等.抽油泵.北京：石油工业出版社.1994

作者简介：

吴艳敏，1971年1月出生，2009年毕业于中国石油大学石油工程专业，主页从事油气井采油和修井做业，工作于高升采油厂作业管理科。