柱塞抽油泵的表面处理及防护工艺

柱塞抽油泵的表面处理及防护工艺

国内油田大部分已进入了高含水开发期，常规柱塞抽油泵是主要的采油方式之一。由于高含砂、高含水、高矿化度、高温蒸气稠油开采、注聚合物开采及强腐蚀的介质环境等因素影响，柱塞泵井平均检泵周期越来越短，有的甚至不到30天就需要检泵，严重影响油田开发。根据柱塞抽油泵的失效原因，如油井出水、出砂、易腐蚀结垢注入物的注入、矿化度高、井底温度、出液介质腐蚀程度大、井身结构及柱塞抽油泵自身结构的不适应、柱塞与泵筒表面处理及表面材料不能满足需求等，柱塞泵的防护方法也是多种多样，主要有以下几种：泵结构的改变

在出砂油井上,常规柱塞抽油泵经常出现砂卡柱塞、砂埋抽油杆、砂磨泵筒和柱塞等现象，使抽油泵过早失效。针对这些问题，泵研发者设计了长柱塞短泵筒防砂泵。在生产过程中，柱塞始终有一部分外露于泵筒，沉砂不易进入泵筒与柱塞之间的间隙，可避免停抽后砂卡或砂埋柱塞事故的发生，有效延长了油井的免修期。有些泵还增加一些辅助部件，如上下刮砂杯、功能接头等，目的也是进一步防止砂在泵筒之间的沉积。

自旋转柱塞抽油泵可使柱塞在每一冲程中随机转动，不断地改变柱塞与泵筒的接触面，使柱塞圆周逐渐均匀磨损的同时将砂粒或结垢从柱塞与泵筒之间排出，解决了磨蚀材料聚集所引起的严重定位磨损及杆柱脱扣。

为了达到防砂效果，还开发了无间隙密封抽油泵和活塞式抽油泵。

改进柱塞上的沟槽形状和沟槽的位置也能起到一定的排砂防砂效果。

据统计资料表明，柱塞抽油泵上阀罩失效情况较突出，其失效形式主要为断裂。发生部位有两处：一是上阀罩出油孔处；一是拉杆与上阀罩连接处螺纹根部。为此又专门设计研制出了防断上阀罩，以避免抽油泵工作时上阀罩断裂。

为了防止凡尔球和凡尔座之间的漏失，有些泵还设计有多个游动凡尔和固定凡尔。

“真空”腔室式双柱塞抽油泵是用来开采黏油和稳固黏性的油水乳化液，它是利用“真空”腔室当抽油机下冲程时造成对抽油杆柱和柱塞的向下作用力，以使它们产生向下的强迫运动。隔膜式抽油泵是用来开采含磨粒(如砂和机械杂质)以及含腐蚀性介质的原油，它是利用隔膜将抽油泵的工作元件加以保护，防止与含砂、含盐和含腐蚀性介质的地层液相接触，延长抽油泵的使用寿命。

泵材料和表面处理的改进

一般衬套材料为20CrMo渗碳或38CrMoA氮化，也有45钢电镀铬，柱塞选用碳素钢镀铬处理。这种配合副不适应高含砂、高矿化度介质环境，从失效井的调查分析来看，配合副的保护层很容易在高硬度石英砂的磨蚀下被破坏，随后发生严重的电化学腐蚀，造成保护层脱落，严重的还会造成卡泵事故。从目前油田实

际状况看，使用镍基喷焊合金涂层的柱塞已经比较普遍，能部分解决上述问题，但对出砂严重或结垢严重的井，效果仍然不是很好。随着表面处理技术和材料加工工艺的提高，不断会推出新的柱塞与泵筒的材料和表面处理工艺，这时尤其要注意柱塞和泵筒的材料的优化匹配。安东奥尔工程技术有限责任公司即将推出的陶瓷特殊泵，将会大大提高柱塞抽油泵防砂、防垢、抗磨、耐高温几方面的性能。

阀及阀座的材质大多数为3Cr13,少数为6Cr18Mo和9Cr18Mo。从现场应用情况看，其硬度、耐磨性及抗蚀性较差是造成固定阀刺坏、失效的主要原因。有油田用碳化钨硬质合金阀座替代原来的6Cr18M，但要注意的是阀球密度变大后将增加油流进泵阻力和固定阀处的压降。还有用陶瓷凡尔球和陶瓷阀座，陶瓷凡尔有时可能会开裂，使用中也要注意。

泵相关管串结构改变

通过采用超高强度抽油杆柱，并在杆柱底部配置一定重量的加重杆，可以防止泵筒的弯曲，减少柱塞与泵筒的磨损。

加工制造工艺

由于泵筒柱塞的加工、材料处理、组装等环节存在差异性，相同规格泵的各种参数不可能完全一致，因此会引起多种意想不到的事故，加工过程中要加强质量监控。

其他措施

诸如采用长冲程低冲次的参数匹配；选择有充足供液能力的油井以及在保持相同泵效的情况下，大泵的沉没度应略大于小泵等设计也能一定程度上延长泵的使用寿命。