柱塞抽油泵和泵筒材料選擇

 

海內(nèi)油田運(yùn)用有桿泵的井?dāng)?shù)約15萬口，其中大局部是柱塞式抽油泵，慣例柱塞抽油泵已成為重要的采油方法之一。

　　因?yàn)楹?nèi)油田大局部已進(jìn)入了高含水開發(fā)期，加上高含砂、低溫蒸氣稠油開采、注聚合物開采及強(qiáng)侵蝕的介質(zhì)環(huán)境和井況差等因素影響，柱塞抽油泵的泵筒和柱塞的磨損、侵蝕、劃傷越來越重大，油井均勻檢泵周期越來越短，有的甚至不到30天就須要檢泵，重大影響油田開發(fā)綜合經(jīng)濟(jì)效益的進(jìn)步。海內(nèi)外眾多機(jī)構(gòu)投入了少量的氣力鉆研抽油泵的生效起因和防護(hù)辦法。其中一個(gè)有效的方法就是優(yōu)選泵筒和柱塞的材料和外表解決工藝。

　　泵筒和柱塞摩擦副及四周任務(wù)環(huán)境和條件形成了一個(gè)摩擦學(xué)體系，這一體系的侵蝕磨損量由泵筒的侵蝕磨損量和柱塞的侵蝕磨損量的總和所選擇。而泵筒和柱塞各自的侵蝕磨損量則由形成材料的物理機(jī)械化學(xué)性能、互相靜止關(guān)系、任務(wù)環(huán)境和條件等因素選擇。最終從抽油泵角度上看，泵筒和柱塞的材料和外表解決工藝的選擇成為選擇這個(gè)摩擦學(xué)體系侵蝕磨損量的選擇因素。

　　選擇并優(yōu)化泵筒和柱塞材料和外表解決工藝的目標(biāo)是讓這個(gè)摩擦學(xué)體系的侵蝕磨損量到達(dá)最小。因?yàn)橛绊懸蛩乇姸啵员猛埠椭牟牧线x擇匹配依然沒有一個(gè)實(shí)踐指示，研發(fā)人員目前做的最多的任務(wù)是選擇各種泵筒和柱塞的材料和外表解決工藝，而后在肯定的侵蝕磨損條件下進(jìn)行室內(nèi)摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)的后果來肯定在這種實(shí)驗(yàn)條件下，應(yīng)當(dāng)選擇什么樣的泵筒柱塞材料。這里介紹兩種實(shí)驗(yàn)后果：

　　第一種后果：泵筒材料及外表解決工藝為45鋼外表化學(xué)鍍鎳磷合金、303鋼外表鍍鉻、4％－6％鉻鋼加壓氮化等3種；柱塞材料及表而解決工藝為碳鋼鍍鉻、碳鋼激光解決、海軍黃銅化學(xué)鍍鎳磷合金、蒙耐爾合金鍍鉻等4種。將上述材料分手配對進(jìn)行耐磨性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)用的摩擦副由環(huán)和塊組成。介質(zhì)為清水，溫度60℃，黏度為0。000653Pa÷s。實(shí)驗(yàn)機(jī)為MG－200型高速低溫摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)。所加載荷1kN，試件總摩擦行程為20km。通過對不同泵筒和柱塞的材料及外表解決工藝的配對耐磨性實(shí)驗(yàn)鉆研，并按柱塞先生效準(zhǔn)則排序，可供選用泵筒和柱塞摩擦副最優(yōu)匹配材料分手為碳鋼化學(xué)鍍鎳磷合金和碳鋼鍍鉻。

　　第二種后果：泵筒材料及外表解決工藝為碳鋼外表鍍鉻、碳鋼外表化學(xué)鍍鎳磷合金和38CrMoAl氮化；柱塞材料及外表解決工藝為碳鋼外表鍍鉻、碳鋼外表化學(xué)鍍鎳磷合金、碳鋼外表噴焊鎳基合金和38CrMoAl氮化，分手組合配對成9對摩擦副。實(shí)驗(yàn)?zāi)Σ粮庇森h(huán)和柱形成。實(shí)驗(yàn)介質(zhì)為含油污水，其中含油5％；水中的礦物資含量：氯離子11000mg÷1，二氧化碳25mg÷1，鈣離子25mg÷1，碳酸氫根離子30mg÷1，鎂離子13mg÷1，總鐵8mg÷1；含砂0。4％；溫度為60℃。同樣采取國產(chǎn)MG－200高速低溫摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)。實(shí)驗(yàn)載荷100N，摩擦總行程約為6km。綜合剖析實(shí)驗(yàn)后果，以為碳鋼噴焊柱塞與碳鋼鍍鉻泵筒配對為最優(yōu)，38CrMoAI氮化柱塞與碳鋼鍍鉻泵筒配對次之。

　　上述可見，實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)后果是在設(shè)定的條件下得出的。假如變更不同的實(shí)驗(yàn)條件，則任務(wù)量偉大，即便變更不同的條件，也不肯定和油田現(xiàn)場井下條件一致，所以實(shí)驗(yàn)后果是有局限性的。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)條件和摩擦副的外形不同，各個(gè)實(shí)驗(yàn)后果之間也沒有可比性。

　　能夠看出，通過實(shí)驗(yàn)肯定泵筒和柱塞材料匹配有其缺乏，實(shí)驗(yàn)沒有實(shí)踐指示因而實(shí)驗(yàn)任務(wù)量很大。實(shí)驗(yàn)所選用的材料只是家喻戶曉的已有材料，很難提出其它并未在抽油泵上運(yùn)用過的但性能能夠更好的材料。

　　隨著材料工程學(xué)的開展和新的材料外表解決工藝涌現(xiàn)，很多材料和外表解決工藝都有能夠運(yùn)用于泵筒和柱塞外表，靠單純的實(shí)驗(yàn)室配對材料的摩擦磨損實(shí)驗(yàn)來選擇取舍已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿意目前對進(jìn)步抽油泵泵筒和柱塞壽命的急切請求，