柱塞抽油泵和泵筒材料选择

 

海内油田运用有杆泵的井数约15万口，其中大局部是柱塞式抽油泵，惯例柱塞抽油泵已成为重要的采油方法之一。

　　因为海内油田大局部已进入了高含水开发期，加上高含砂、低温蒸气稠油开采、注聚合物开采及强侵蚀的介质环境和井况差等因素影响，柱塞抽油泵的泵筒和柱塞的磨损、侵蚀、划伤越来越重大，油井均匀检泵周期越来越短，有的甚至不到30天就须要检泵，重大影响油田开发综合经济效益的进步。海内外众多机构投入了少量的气力钻研抽油泵的生效起因和防护办法。其中一个有效的方法就是优选泵筒和柱塞的材料和外表解决工艺。

　　泵筒和柱塞摩擦副及四周任务环境和条件形成了一个摩擦学体系，这一体系的侵蚀磨损量由泵筒的侵蚀磨损量和柱塞的侵蚀磨损量的总和所选择。而泵筒和柱塞各自的侵蚀磨损量则由形成材料的物理机械化学性能、互相静止关系、任务环境和条件等因素选择。最终从抽油泵角度上看，泵筒和柱塞的材料和外表解决工艺的选择成为选择这个摩擦学体系侵蚀磨损量的选择因素。

　　选择并优化泵筒和柱塞材料和外表解决工艺的目标是让这个摩擦学体系的侵蚀磨损量到达最小。因为影响因素众多，所以泵筒和柱塞的材料选择匹配依然没有一个实践指示，研发人员目前做的最多的任务是选择各种泵筒和柱塞的材料和外表解决工艺，而后在肯定的侵蚀磨损条件下进行室内摩擦磨损实验，从实验的后果来肯定在这种实验条件下，应当选择什么样的泵筒柱塞材料。这里介绍两种实验后果：

　　第一种后果：泵筒材料及外表解决工艺为45钢外表化学镀镍磷合金、303钢外表镀铬、4％－6％铬钢加压氮化等3种；柱塞材料及表而解决工艺为碳钢镀铬、碳钢激光解决、海军黄铜化学镀镍磷合金、蒙耐尔合金镀铬等4种。将上述材料分手配对进行耐磨性实验，实验用的摩擦副由环和块组成。介质为清水，温度60℃，黏度为0。000653Pa÷s。实验机为MG－200型高速低温摩擦磨损实验机。所加载荷1kN，试件总摩擦行程为20km。通过对不同泵筒和柱塞的材料及外表解决工艺的配对耐磨性实验钻研，并按柱塞先生效准则排序，可供选用泵筒和柱塞摩擦副最优匹配材料分手为碳钢化学镀镍磷合金和碳钢镀铬。

　　第二种后果：泵筒材料及外表解决工艺为碳钢外表镀铬、碳钢外表化学镀镍磷合金和38CrMoAl氮化；柱塞材料及外表解决工艺为碳钢外表镀铬、碳钢外表化学镀镍磷合金、碳钢外表喷焊镍基合金和38CrMoAl氮化，分手组合配对成9对摩擦副。实验摩擦副由环和柱形成。实验介质为含油污水，其中含油5％；水中的矿物资含量：氯离子11000mg÷1，二氧化碳25mg÷1，钙离子25mg÷1，碳酸氢根离子30mg÷1，镁离子13mg÷1，总铁8mg÷1；含砂0。4％；温度为60℃。同样采取国产MG－200高速低温摩擦磨损实验机。实验载荷100N，摩擦总行程约为6km。综合剖析实验后果，以为碳钢喷焊柱塞与碳钢镀铬泵筒配对为最优，38CrMoAI氮化柱塞与碳钢镀铬泵筒配对次之。

　　上述可见，实验室的实验后果是在设定的条件下得出的。假如变更不同的实验条件，则任务量伟大，即便变更不同的条件，也不肯定和油田现场井下条件一致，所以实验后果是有局限性的。因为实验条件和摩擦副的外形不同，各个实验后果之间也没有可比性。

　　能够看出，通过实验肯定泵筒和柱塞材料匹配有其缺乏，实验没有实践指示因而实验任务量很大。实验所选用的材料只是家喻户晓的已有材料，很难提出其它并未在抽油泵上运用过的但性能能够更好的材料。

　　随着材料工程学的开展和新的材料外表解决工艺涌现，很多材料和外表解决工艺都有能够运用于泵筒和柱塞外表，靠单纯的实验室配对材料的摩擦磨损实验来选择取舍已经远远不能满意目前对进步抽油泵泵筒和柱塞寿命的急切请求，