AOC特种合金抽油泵的研制及应用

目前抽油泵现状
普通泵的凡尔总成一直 沿用普通材料，由于工 况越来越恶劣，寿命越 来越低。 材料选择时没有充分考 虑凡尔球、座和罩之间 的材料配伍。
AOC特种合金抽油泵
AOC特种合金抽油泵把自主研发的 具有抗磨、耐腐蚀、减少磨阻的作用 AOC合金涂层，与特殊设计的泵体结构 相结合,能很好地解决出砂井的砂卡柱塞、 砂埋抽油杆、及砂磨泵筒、柱塞等现象， 延长抽油泵的使用寿命，提高抽油泵的 泵效和单井产量。
防垢设计
涂层表面特性： 疏水性
AOC特种合金抽油泵 泵筒合金涂层金属学设计原理
防垢设计
腐蚀能加速垢的沉积， 垢可以引发腐蚀,使结 垢越来越严重。
AOC特种合金抽油泵
泵筒合金涂层和柱塞涂层摩擦磨损匹配优化试验
泵筒和柱塞摩擦副 柱塞涂层或渗层 泵筒涂层或渗层
AOC-165C 镍60 AOC-160M 电镀铬 渗碳 氮化 AOC-160M 镍60 镍基合金1 镍基合金2 铁基合金 钴基合金 电镀铬 氮化 化学镀镍
目前抽油泵现状
国内主要从结构上改进，由于 选用材料性能的限制，很多发 明和创新的作用难以很好发挥。 柱塞表面涂层材料研发力度小， 一直在沿用传统涂层（电镀层， 渗层，镍喷焊层）,没有和泵筒 内壁材料一起考虑相互匹配后 的磨损问题。
目前抽油泵现状
泵筒的磨损问题一直没有 很好解决。传统的表面处理工 艺无法得到更好的泵筒内壁材 料。常用的泵筒涂层只有电镀 铬，化学镀镍两种。渗层常用 渗碳氮。泵筒涂层材料的匮乏 成了延长抽油泵寿命的主要障 碍。
AOC特种合金抽油泵 泵筒合金涂层金属学设计原理
防磨损设计
涂层材料的另一个 显著特点是受到微 小变形时强度和硬 度即刻提高（冷作 硬化），增强了涂 层耐磨损的性能。
AOC特种合金抽油泵 泵筒合金涂层金属学设计原理
结合力设计
涂层与基体的结合 力为冶金结合
AOC特种合金抽油泵 泵筒合金涂层金属学设计原理
试验结果
– 按照柱塞先失效和总的磨损量最小原则 柱塞： Ni60 泵筒 ：AOC165C
AOC特种合金抽油泵
AOC合金涂层性能
涂层与基体结合力： > 100-400MPa 涂层表面硬度： > HRC60 涂层表面光洁度： < Ra0.4μm 涂层耐磨性： 水润滑介质下，400N载荷，涂层磨损 量为0.4mg/km 涂层耐腐蚀性：在浓硫酸中浸泡1小时涂层腐蚀失重 为0.04 g/m2；在浓NaOH浸泡1小时 涂层腐蚀失重为0.03 g/m2 。
防垢设计
水质及配伍性（盐类垢Ba(Ca)CO3 ） 泵筒温度分布 水的流向和流速改变 水中的溶解氧、H2S、CO2、 SRB、(腐蚀垢FeO(OH)和 FeCO3 ) 化学物质碱驱、碱－表面活性剂－聚合物三元复合驱；注 水井酸化工艺等 柱塞泵筒材料特性和表面光洁度 PH值
AOC特种合金抽油泵 泵筒合金涂层金属学设计原理
镍基合金3
AOC特种合金抽油泵
泵筒合金涂层和柱塞涂层摩擦磨损匹配优化试验
部分试验结果 柱塞 Ni60——泵筒 AOC165C 渗碳 电镀铬 无涂层普通
35 30 25 20 15 10 5 0 AOC-165C 电镀铬 渗碳 普通
柱塞 泵筒
AOC特种合金抽油泵
泵筒合金涂层和柱塞涂层摩擦磨损匹配优化试验
Baidu Nhomakorabea AOC特种合金抽油泵
性能特 点
泵筒内壁采用特殊的喷涂工艺，喷涂 有大于0.25mm的AOC-165C合金涂层， 涂层材料进行了抗磨、耐腐蚀、防垢 的设计； AOC合金涂层与基体为冶金结合，结 合力强，结合面之间有过渡区，不易 产生电化学腐蚀； 涂层中弥散分布微米级碳化物颗粒， 增强抗磨粒磨损的性能。
AOC特种合金抽油泵 泵筒合金涂层金属学设计原理
防腐蚀设计
镍和铬适当配比形成了 耐腐蚀性能优异的基体。 铬在基体表面形成Cr 2O3保护膜。
AOC特种合金抽油泵 泵筒合金涂层金属学设计原理
防磨粒磨损设计
适量的碳和镍铬形成
MC、 M23C6、 M6C、 M7C3
四种碳化物，对基体 起到弥散强化的作用。 增强了抗磨粒磨损性 能。
φ70
4.2－7.2
3－ 6
5.515
3
CYG22
φ132
AOC特种合金抽油泵
适用范围
适用于出砂油井
适用于结垢腐蚀严重的油井
AOC特种合金抽油泵 现场应用效果
2005年在冀东、辽河油田现场试 验，选择的油井均为出砂导致磨损漏 失或卡泵的油井，前后共使用16井次， 成功率100％，对比井的平均检泵周期 比常规抽油泵延长一倍以上，平均提 高泵效10％以上，见到了明显的效益。
AOC特种合金抽油泵
性能特 点
柱塞材料和泵筒材料经过匹配 优化，柱塞表面喷涂高耐磨蚀的 Ni-60合金粉末，使泵筒和柱塞的 耐腐蚀性能和抗磨粒磨损性能大 大提高，能够减少抽油泵的漏失， 提高泵效，延长抽油泵的使用寿 命。
AOC特种合金抽油泵
性能特 点
凡尔罩
– 内壁涂层选用耐冲击性优 良的镍基合金AOM-150， 基体用45钢
帮助别人成功
自己就能成功
AOC特种合金抽油泵的研制及应用
主 要 内 容
目前抽油泵的现状 AOC 合金材料研究 结构特点及性能特点 主要技术参数及使用范围 现场应用效果
目前抽油泵现状
目前有杆抽油泵工作条件概况
产出液腐蚀性强，矿化度高，化学及电化 学腐蚀并存。 高含水期，井液润滑性降低，摩擦系数增 大，磨损加快。 地层出砂日趋严重。 油稠问题突出。 供液能力变差。 泵挂深度加深，井下管柱越来越复杂。
凡尔球
– 整体铸造合金 – 表面镍合金涂层
凡尔座
– 双合金，如45-AOM150
AOC特种合金抽油泵
结构特点
长柱塞短泵筒设计 自动调节刮污片设计 进油旋转清垢阀的设计 大流道阀的设计 沉砂通道的设计
AOC特种合金抽油泵
AOC特种合金抽油泵主要规格和技术参数
公称泵 径(mm) Φ38 Φ44 φ57 柱塞长度 (m) 4.2－7.2 4.2－7.2 4.2－7.2 冲程范围 泵常数 (m) 3－ 6 3－ 6 3－ 6 1.642 2.235 3.694 连接油 管规格 (in) 21/2 21/2 31/2 连接抽油 杆规格 (mm) CYG19 CYG19 CYG19 最大外径 (mm) φ107 φ107 Φ132