抽油泵强制闭合固定阀在大斜度井段的应用

　　抽油泵强制闭合固定阀在大斜度井段的应用李建雄吝拥军陈福友黄军高张月献，倪余林a，汪全胜h（中原油田分公司a采油三厂；b井下特种作业处，河南莘县252435）足向井、水平井在井斜角45.以上井段实现有杆果抽油是一小故术难题，果固定阀球受井斜衫响关闭不及时或不到位会造成低泵效。介绍了抽油泵强制闭合固定阀，在中原油田采油三厂8口大斜度油井应用后，平均日产液由5.1t上升至13.1t，平均日产油由1.6t提高到3.7t，平均系由15.7提高到496，表明该强制固定阀能明显提高泵效。

　　键词：、中原油田；大斜度井；抽油泵；固定阀；应用近年来，随着定向井、7尺平井应用的不断增加，在井斜度45以上井段实现有杆泵抽油成为技术难题，主要问题是在大斜度井段抽油泵固定阀球受井斜影响关闭不及时，抽油泵泵筒内液体漏失量增加，造成抽油泵低泵效1121；在特殊情况下，甚至造成泵固定阀球关闭不到位，油井完全不出油。例如，2008-11中原油田采油三厂明15平1井因使用常规抽油泵下入至1496m处井斜角42°，投产时不出油，功图显示固定阀漏失，分析原因是泵固定阀球关闭不到位，只能上作业检泵。为此，中原油田分公司采油三厂研制应用抽油泵强制固定阀，在大斜度井段抽油机下冲程时，使抽油泵固定阀强制及时关闭，减少固定阀漏失，提高抽油泵泵效。通过在8口大斜度油井上应用，表明该强制固定阀能明显提高泵效。

　　1强制固定阀结构原理1.1结构抽油泵强制固定阀结构如。

　　计及井下工具的科研工作。

　　1.2工作原理抽油泵强制固定阀是在普通抽油泵固定阀的基础上增加一个弹簧和弹簧托。在抽油泵柱塞下行时，进泵的原油停止并顶开固定阀球，弹簧推动弹簧托将固定阀球直接压在球座上，强制完成固定阀球闭合动作。

　　开启抽油机上冲程时，抽油杆带动抽油泵柱塞上行，泵内压力变小，泵外压力大于泵内压九原油顶开固定阀球强制闭合弹簧被固定阀球压缩，固定阀球上行，固定阀开启，让开泄油孔，原油进入抽油泵泵筒内，完成进油动作。

　　闭合抽油机下冲程时，抽油杆带动抽油泵柱塞下行，泵内压力增加，泵外压力与泵内压力平衡时，泵内原油向泵外流，此时，强制闭合弹簧推动弹簧托将固定阀球压向球座，固定阀强制闭合，泵内原油停止向泵外流，抽油泵柱塞继续下行，完成出油动作。若没有强制闭合弹簧及弹簧托，在大斜度井段固定阀球坐不到球座上，固定阀就不能及时闭合，抽油泵柱塞下行时原油随之漏失，无法完成出油动作，造成低泵效，严重时不出油14' 2主要技术参数总长接箍外径阀罩外径阀罩内径阀球直径弹簧外径内径钢丝直径高度3强制闭合弹簧设计为了保证强制闭合弹簧能在井下特定条件下正常工作，需要对强制闭合弹簧的特性参数进行设计验算主要是强制闭合弹簧稳定性和强度进行设计。3.1稳定性为提高强制闭合弹簧稳定性，将强制闭合弹簧设计为两端固定，一端是导套另一端是导杆。当压缩弹簧的高径比b较大时，轴向载荷达到一定值就会产生侧向弯曲而失去稳定性。为了保证其使用稳定性，高径比b=H/D应满足：①两端固定bC5.3；②一端固定，另一端回转3.7；③两端回转b< 69.设计的强制闭合弹簧高度为45mm，中径为20mm，高径比b=45/ 19=2.25，小于5.3的设计极限高径比值。

　　2强度受泵筒内压力变化和井下原油推动相互作用，强制闭合弹簧在井下的往复循环运动，对于受循环载荷的重要弹簧应进行疲劳强度验算；强制闭合弹簧疲劳强度计算式为0.75Tin）/Tnlax>Sp，S为安全系数；。为弹簧在脉动循环载荷下的剪切疲劳强度，取值为0. 3161；Tax为大工作载荷产生的大切应力，Tmax=（8KDFn）/：nd3；Tmin为小工作载荷所产生的小切应力，Tin=（KDFi）/nd3，其中，K为弹性系数，N/mm；D为弹簧中径，mm；为弹簧直径，mm；n为大工作载荷，N；Fi为小工作载荷，N；p，为许用安全系数，取Sp=1.考虑阀球的质量和井下原油通过球体作用在弹簧上的载荷，例如，固定阀球质量力为1.33N，假设300m沉没度作用在阀球上的力为1.87N，弹性系数为19.8N/mm，弹簧中径20mm，弹簧丝直径02mm，大工作载荷1.87N，小工作载荷0.54N，计算得出安全系数S= 8.1，远大于许用安全系数Sp的取值1.8~2.2因此强制闭合弹簧的强度是安全的。

　　4现场应用效果2008年以来，为了加深泵挂提高油井油量，中原油田采油三厂先后在8口大斜度井（包括水平井）上应用抽油泵强制闭合固定阀，工艺成功率100有效率100.应用后平均日产液由5.1t上升至13.1t，平均日产油由1.6t提高到3.7t，平均泵效由15.7提高到49.6平均泵效提高了33.9应用效果如表1.石油矿场机械表1抽油泵强制闭合固定阀应用效果应用前应用后井号下井时间曰产泵挂/动液泵效/曰产泵挂/动液泵效/泵效差值液/t油/t面/m液/t油/t面/m合计平均其中，WM15-P1井是一口水平井，造斜点为2008-11-22投产开抽，下入普通固定阀抽油泵，日产液3. 0t，日产油1.2t，动液面1泵效只有8.5，泵挂受井斜角的限制只能下到井内1 380m（井斜角29°），2008-11-25的测功图显示固定阀漏失严重，泵效很低，而该区块平均泵挂为1 530m，平均动液面为1 500m，因此该井泵挂需要加深并配套强制闭合固定阀抽油泵。2008-12-04下入强制闭合固定阀抽油泵，泵挂由1 391m加深至7t，日产油5. 6t，动液面1 477m，泵效提高到37.2，2008-12-08的测功图明显变好（如）泵效提高了28.7该井目前仍正常生产，截至201008，有效期达到616d. 5结论抽油泵强制闭合固定阀是在普通抽油泵固定阀的基础上完善改造的，设计结构简单强制闭合弹簧设计参数合理，满足了现场生产的需要。

　　应用表明，在大斜度井段抽油机下冲程时，能够使抽油泵固定阀强制及时关闭，减少了漏失，提高了抽油泵泵效。

　　抽油泵强制固定阀不仅在大斜度井段有显著提高泵效的作用，在普通直井上应用同样也有提高泵效的作用，其固定阀球强制闭合的功能能够缩短阀关闭的时间，减少原油漏失量，提高泵效。