深井泵主要由工作筒、固定阀、游动阀、活塞四部分组成1.深井泵的工作特点
深井泵的工作原理与通用的往复泵相同,但工作条件不同,在其结构和工作参数等方面具有以下特性:
(1)深井泵外径受井眼直径的限制,只能是立式结构。在冲次相同的条件下,要增加泵的排量,就必须增大冲程长度,加长泵的尺寸。
(2)深井泵在井下工作,有时需要装在3000m以下的深处,这样活塞上下压差很大,要维持活塞与泵筒间的密封和耐磨性,提高泵效和延长使用寿命,就需要耐压泵和较长的活寒。
(3)深井泵的工作和使用周期受抽油杆强度和刚度的影响,如抽油朴变形和振动,则影响活塞有效长度和深井泵的工作平稳性。
(4)深井泵浸没在井下液体中,在恶劣的环境下连续工作,如油井含气、含砂、介质腐蚀、结垢、高压、高黏度流体和较高的温度。
2.深井泵有几种类型及优缺点
(1)按深井泵在井内安装的方式不同,可分为管式泵和杆式泵两种。
(2)按其用途又将深井泵分为常规深井泵和专用深井泵,常规深井泵又称标准深井泵,它具有深井泵的一般功能,是按照深井泵标准设计和制造的;而专用深井泵是指具有专门用途或特殊功能的深井泵,其结构或尺寸与标准深井泵不同,又称之为特种深井泵,如抽稠泵、防砂泵。
(3)按照有无衬套,还将深井泵分为整筒泵和组合泵(衬套泵)。组合泵的外筒内装有许多节衬套,组成泵筒与活塞配合,而整筒泵没有衬套。整筒泵是深井泵的发展方向。
深井泵常见的机械破坏和故障有上出油阀罩断裂、泵筒故障、进油阀罩故障、深井泵零部件过量变形造成深井泵失效等。
(1)上出油阀罩断裂。由于上出油阀罩形状特殊,开有3个出油通道,承载面积减小,承受应力大,在选择钢材时尽量选用高强度钢材,并要考虑防腐要求。在机械加工方面要采取有效的防止应力集中措施。加工时内、外径尽量做到同心,保证厚薄均匀。
(2)泵筒故障。由于泵筒设计比较成熟,只要按照规程选泵和进行合理的尾管设计,在使用中一般不会发生泵筒断裂事故,矿场发生的断裂事故多为腐蚀和机械加工不合理造成的。深井泵磨损造成间隙过大或泵筒拉槽使得漏失量超标形成泵筒故障,一般采取措施见深井泵磨损一节。
(3)进油阀罩故障。实践证明,在高沉没度(大于600m)和大泵(大于70mm)的井中,进油阀罩顶部被阀球打穿的情况屡有发生,主要是大泵的阀球质量大,沉没度大使得阀球上升速度高,对阀罩冲击能量大,超过了进油阀的承载能力而损坏。应采取的措施除提高材料抗多次冲击能力外,主要控制好沉没度避免冲击力过大损坏进油阀。
(4)阀球与阀座在深井泵零件中是一个比较薄弱的环节,由于其运转频率很高,一般每年200×104~900×104次,泵越大,阀球越重,损坏机率越高。常见的损坏类型有:
①阀球断裂主要是由于制造高碳合金钢阀球时,在淬火前没有进行充分的球化退火,使碳分子过于集中,在晶界上形成网状,增加了材料脆性,又由于晶界碳分子富集,必然晶粒内碳含量偏低,因此,在淬火时晶界和晶粒的冷却速度及相变组织的比容差异较大,材料内部必将产生较大的温度应力,使工件在淬火时就产生了微裂纹。下井后由于不断撞击,使裂纹迅速扩大,最终断裂。因此,在组装深井泵时必须对阀球进行严格的探伤,在淬火前必须充分球化退火。阀座两平面磨削不平或有翘曲,安装后平面压紧力不均衡,使球座部分截面产生较大的拉应力,在多次冲击的作用下阀座也会断裂。
②撞击损伤。阀球与阀座工作时长期高频撞击必然产生压痕和磨损,降低了密封性,造成深井泵失效。
③腐蚀伤害。阀球与阀座长时间在腐蚀环境中工作,表面被腐蚀降低了密封性,造成深井泵失效。
(5)深井泵零部件过量变形造成深井泵失效。
①泵筒过量变形的主要形式是轴向弯曲,内孔直线度(要求泵筒每600mm长度偏差不大于0.06mm)或内孔圆度超差,造成柱塞卡死。一般是由制造时矫直精度不高或组装(必须使用摩擦台钳和摩擦钳进行操作)、运输(必须使用专用车辆拉运,保证泵筒受力最0小)、储存(必须有专用泵架存放)和使用时不能严格执行有关规定造成的。
②柱塞过量变形主要形式有:
a.柱塞下端头部被不恰当碰泵镦粗,柱塞在泵筒中卡死。
b.组装柱塞时螺纹没清洗干净,螺纹上紧后,污物将柱塞外径涨大造成卡泵。
C.存放时没有垂直吊挂,长时间水平放置也会使柱塞弯曲。
③阀座过量变形,阀座硬度不够,在阀球长期撞击下密封面变形而漏失。
在深井泵选择适当,工作参数之间配合最0佳时,由油层进入井底的石油,恰好被深井泵抽出地面。这样,便最0好地发挥了深井泵的效率,用消耗最0低的动力,获得最0大的产量。
深井泵工作方式决定于油层供油条件,供油条件改变后,深井泵工作方式及泵的排量也需要发生相应的变化。同样,深井泵工作方式又反作用于油层供油条件。工作方式不合理,如油层供油多,深井泵抽油少,会使井底压力上升,油层供油速度减慢;反之,如抽油强度过大,又可能出现深井泵抽空。油层供油条件与油层物理特性有关,不同油层或同一油层的不同油井及同一油井不同开采时期,其供油条件都不同。因此,深井泵的工作方式绝0对不能千篇一律,而应当根据不同油层不同开采时期的供油条件来确定。另外,深井泵工作方式的选择是否合适,还会影响设备是否能正常运转、效率的高低及寿命的长短等。所以,深井泵工作方式的正确选择对采油是非常重要的。
深井泵工作方式包括深井泵的沉没度和泵径、冲程、冲数三个参数之间的配合。