今朝國內油田利用有杆泵(bèng)的井數以占(zhàn)很大比例(lì),此中大部門是(shì)柱塞式抽油泵,常規柱塞抽油泵已(yǐ)成為首(shǒu)要的采油格局之一。 因為國內油田大部門已進入了高含水(shuǐ)開發期,加上高(gāo)含砂、高溫蒸氣稠油開(kāi)采、注聚合物(wù)開(kāi)采及強侵蝕的介質情況和井況差等身分影響,柱(zhù)塞抽油泵的(de)泵筒和柱塞的磨損、侵蝕、劃傷越來越嚴重,油井平均檢泵周期越來越短(duǎn),有的(de)甚至不到30天就(jiù)需要檢泵(bèng),嚴重影響油田(tián)開發綜(zōng)合(hé)經濟效益的提高。國表裏浩繁機構投入了大(dà)量的力量研究抽油泵的失(shī)效原因和防護辦法。此中一個有效的方式就是優選(xuǎn)泵(bèng)筒(tǒng)和柱塞的材料和輪廓(kuò)處理工藝。 泵筒和柱塞摩(mó)擦副及四周(zhōu)工作情況和前提(tí)組成了一個摩擦學係統,這一係統的侵蝕磨損量由泵筒的侵蝕磨損量和柱塞(sāi)的侵蝕(shí)磨損量的總和(hé)所決議。而泵筒和柱塞各自的侵蝕磨損量則由組成材料的物理機械化學機能、彼此活動關係、工作情況和前提等身分決議。最終從抽油(yóu)泵(bèng)角度上看,泵筒和柱塞的材料和輪廓處理工藝的選擇成為決議這個摩擦學係(xì)統侵蝕磨損量的決議身分。 選擇並優(yōu)化泵筒和柱塞材料(liào)和輪廓處理工藝的目的是讓這個摩擦學係統的侵蝕磨損量達(dá)到最小。因為影響身分浩繁,所以泵(bèng)筒(tǒng)和柱塞的材料選(xuǎn)擇匹配仍然沒(méi)有一個理論指導,研發人(rén)員今朝做的最多的工作(zuò)是選擇各類泵(bèng)筒和柱塞的材料和輪廓處理工藝,然後在必然的侵蝕磨損前提下進行室內摩擦磨損試(shì)驗,從試驗的成績來確(què)定在這種試驗前提下,應該選擇什麽樣的泵筒柱塞材料。這裏介紹兩種試驗成(chéng)績: 第一種成績:泵筒材料及(jí)輪廓處理工藝為45鋼輪廓化學鍍鎳磷合金、303鋼輪廓鍍鉻、4%-6%鉻鋼加壓氮化等3種;柱塞材料及表而處理工藝為碳鋼鍍鉻、碳鋼激光處(chù)理、水兵黃(huáng)銅化學(xué)鍍(dù)鎳磷(lín)合金、蒙耐爾合金鍍鉻等4種。將上述(shù)材料分辨配對進行耐磨性試驗,試驗(yàn)用的摩擦副由環和塊構成(chéng)。介質為清水,溫(wēn)度60℃,黏(nián)度(dù)為0.000653Pa/s。試驗機(jī)為MG-200型高(gāo)速高溫摩擦(cā)磨損試驗機。所加載荷1kN,試件總摩擦行程為20km。過程對分歧(qí)泵筒(tǒng)和柱塞的材料及輪廓處理工藝的配對耐磨性試驗(yàn)研究,並按柱塞(sāi)先失效原則排序,可供選用泵筒和柱(zhù)塞(sāi)摩擦副最(zuì)優(yōu)匹配材(cái)料分辨為碳鋼化學鍍鎳磷合金和碳鋼鍍鉻(gè)。 第二種成績:泵筒材料及輪廓處(chù)理工藝(yì)為(wéi)碳鋼輪(lún)廓鍍(dù)鉻、碳鋼輪(lún)廓化學鍍鎳磷合金和38CrMoAl氮化;柱塞材料及輪廓處理工藝為碳鋼輪廓鍍鉻、碳鋼輪廓化學鍍鎳磷合金、碳鋼輪廓噴焊鎳基合(hé)金(jīn)和38CrMoAl氮化,分辨組合配對成9對摩擦副。試驗(yàn)摩擦副由環(huán)和柱組成。試驗介質為含油汙水,此中含油5%;水中的礦物質含量:氯離子11000mg/1,二(èr)氧化碳25mg/1,鈣離子25mg/1,碳酸氫(qīng)根離子30mg/1,鎂離子13mg/1,總鐵(tiě)8mg/1;含砂0.4%;溫度為60℃。同樣采用國產MG-200高速高溫摩擦磨損試驗機。試驗載荷100N,摩擦總行程約為6km。綜(zōng)合闡明試(shì)驗(yàn)成績,認為(wéi)碳鋼噴焊柱塞與碳鋼鍍鉻(gè)泵筒配對為(wéi)最優,38CrMoAI氮化(huà)柱塞(sāi)與碳鋼鍍鉻泵筒配對次之。 上述可見,實行室的試驗成績是在設定的(de)前提(tí)下得出的。假如改變分(fèn)歧的試驗前提,則工作量龐大,即使改變分(fèn)歧的前提,也紛歧定和油田現場(chǎng)井下前提一(yī)致,所以實行成績(jì)是有局限性的。因為試驗前提和摩擦副的外(wài)形分歧,各個試驗成績之間也沒有(yǒu)可(kě)比性。 或許看出,過程試(shì)驗確定(dìng)泵筒和柱塞材(cái)料匹配(pèi)有其不足,試驗沒有理論指導是以試驗工作量很大。試驗所選用的材料隻是眾所周知的(de)已有材料,很難提出其它(tā)並未在抽油泵上利用過的但機能可(kě)能更好的材料。 跟著材料工程學的成長和新的材料輪廓處理工(gōng)藝泛起,許(xǔ)多材料和輪廓處(chù)理工藝都有可能應(yīng)用於泵筒和柱塞輪廓,靠純真的實行室配對材(cái)料的摩擦磨損試(shì)驗來決議棄取已經遠遠(yuǎn)不及知足今朝對提高(gāo)抽油泵泵筒和柱塞壽命的(de)迫切要求,若何借助材料學和其它學科的道理與手藝來設計泵筒和柱塞配對材料是今朝急(jí)需管理的課題。 |