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[摘 要]抽汲胶筒(简称抽子)在石油行业被广泛采用,属于生产上的易损件。目前国内生产的抽子其工作寿命较低( 与进口产品相比),直接影响生产工效。试油大队新引进的钢丝骨架抽子,其工作寿命达到同类进口水平;文中分析了钢丝骨架抽子的工作原理和结构,并从实际使用情况上总结出了经验。
[关键词]抽汲胶筒 结构 磨损 钢丝骨架
中图分类号:TV67 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)11-0166-01
目前试油大队进行抽汲作业时使用的国产抽子,其工作寿命均在20000m以下,生产效率低,损耗大。所以引进了一种高质量的钢丝骨架抽子,对于提高工作寿命,缩短准备工作时間,降低试油成本,具有重要的经济意义。
1 钢丝骨架抽子主要技术指标
1.1 耐腐蚀
耐酸、碱(浓度 30%)及硫化物腐蚀。适用于原油中各种化学成分的复杂工况。
1.2 耐温
在200摄氏度的范围内能正常工作。
1.3 耐磨
压强在30MPa, 速度在100~200m/min的工作条件下,能正常工作80000m(来回工作行程),无脱胶。
2 钢丝骨架的特点
密封时是整体橡胶加钢丝与油管内壁形成密封(增大了密封面积与密封强度),具有高强度、高密封性、高耐磨损、高效率,抽汲漏失量少(能抽汲出所抽液柱的70%以上)、使用寿命长(工作行程8万米左右)、废弃物少等特点;同时由于其设计结构就保证钢骨架胶皮在井下不会整块或大块橡胶脱落,也避免在油管内遇卡现象。
3 抽汲胶筒的结构与工作原理
抽汲胶筒是由一个基本钢丝骨架和橡胶体组成(见图1)。工作原理是当胶筒以速度V向上运动时,胶筒下部外侧形成局部真空,根据伯努利方程,胶筒受力膨胀,由于胶筒下部存在真空负压区,从而达到抽汲效果(见图2)。当向下时,钢骨架胶皮在钢丝弹力的作用下回缩,便于工具下放。
4 受力分析
3.1 从抽子的结构上可知道,胶筒的受力变形如过小,不能密封,达不到抽汲的效果
如变形过大,会增加摩擦力,使磨损增加而影响胶筒的工作寿命。因此,必须控制膨胀量在一定的合理范围内。
3.2 从磨损的角度看,胶筒的耐磨性主要是由钢丝和橡胶结合而形成,橡胶主要起密封作用,钢丝加强其耐磨性,因此,最大磨损位置应在胶筒的中间为最佳
如最大磨损在上面或下面,会因磨损直接影响胶筒的工作寿命。
5 应用的经验
本人所在的试油19队在2010、2011年应用钢丝骨架抽子20余口井次,从原理与受力分析上入手,结合生产实际总结出一些现场的经验。
5.1 当地层低产(油管内液柱高度低于100m)
为了保证抽汲效率,就要有好的密封性能,但此时的液柱高度已经不能提供足够使胶皮扩张的重力,因此只能是提高抽汲速度。我们队用该抽子,最少抽出0.32m3液体(大约是100m左右的液柱高度)。这个时候我们都采用三挡进行抽汲,取得抽汲效果非常好。
5.2 当地层高产(油管内液柱高度大于200m)
液柱高度能提供足够使胶皮扩张的重力,也就是说这个时候的密封性能好,就不用很高的速度就能达到很好的抽汲效率。可以提高抽汲胶皮的使用寿命。我们队用该抽子,最多抽出1.0m3液体(大约是300m左右的液柱高度)。这个时候我们都采用二挡进行抽汲,取得抽汲效果也非常好。
5.3 当抽子快速下行时,抽子上端极易卡在加重杆与抽子架的连接处
处理这个问题,我们就是在抽子架上同时挂两个抽子,这样就杜绝这样事情的发生。
5.4 下抽子时,一般情况不存在磨损(钢丝骨架抽子的外径为59mm,普通伞型抽子的外径为61mm)
上提抽子时,钢丝骨架抽子是依靠液柱重量与上提速度来提供密封,因此采用合理的上提速度和沉没度是提高抽子使用寿命的重要保证。
5.5 该抽子发生磨损后,很难产生大块的固体落物
因此在管柱内较难发生卡、阻抽子的现象。一旦发生遇阻都是压裂施工过程中地层吐砂,砂子卡在了抽子架与抽子之间,使抽子和抽子架之间不能顺利过液,造成抽子无法正常下放。
5.6 以1500米井为例,一天抽汲6个周期,每个周期抽3次,基本上一个钢丝骨架抽子可以使用3天
参考文献
[1] 刘颂德.机械设计手册[S].北京:机械工业出版社,1994年.
[2] 刘鸿文.材料力学[M].高等教育出版社,1983年.
[3] 雷天觉.液压工程手册[S].机械工业出版社,1991年.
[关键词]抽汲胶筒 结构 磨损 钢丝骨架
中图分类号:TV67 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2013)11-0166-01
目前试油大队进行抽汲作业时使用的国产抽子,其工作寿命均在20000m以下,生产效率低,损耗大。所以引进了一种高质量的钢丝骨架抽子,对于提高工作寿命,缩短准备工作时間,降低试油成本,具有重要的经济意义。
1 钢丝骨架抽子主要技术指标
1.1 耐腐蚀
耐酸、碱(浓度 30%)及硫化物腐蚀。适用于原油中各种化学成分的复杂工况。
1.2 耐温
在200摄氏度的范围内能正常工作。
1.3 耐磨
压强在30MPa, 速度在100~200m/min的工作条件下,能正常工作80000m(来回工作行程),无脱胶。
2 钢丝骨架的特点
密封时是整体橡胶加钢丝与油管内壁形成密封(增大了密封面积与密封强度),具有高强度、高密封性、高耐磨损、高效率,抽汲漏失量少(能抽汲出所抽液柱的70%以上)、使用寿命长(工作行程8万米左右)、废弃物少等特点;同时由于其设计结构就保证钢骨架胶皮在井下不会整块或大块橡胶脱落,也避免在油管内遇卡现象。
3 抽汲胶筒的结构与工作原理
抽汲胶筒是由一个基本钢丝骨架和橡胶体组成(见图1)。工作原理是当胶筒以速度V向上运动时,胶筒下部外侧形成局部真空,根据伯努利方程,胶筒受力膨胀,由于胶筒下部存在真空负压区,从而达到抽汲效果(见图2)。当向下时,钢骨架胶皮在钢丝弹力的作用下回缩,便于工具下放。
4 受力分析
3.1 从抽子的结构上可知道,胶筒的受力变形如过小,不能密封,达不到抽汲的效果
如变形过大,会增加摩擦力,使磨损增加而影响胶筒的工作寿命。因此,必须控制膨胀量在一定的合理范围内。
3.2 从磨损的角度看,胶筒的耐磨性主要是由钢丝和橡胶结合而形成,橡胶主要起密封作用,钢丝加强其耐磨性,因此,最大磨损位置应在胶筒的中间为最佳
如最大磨损在上面或下面,会因磨损直接影响胶筒的工作寿命。
5 应用的经验
本人所在的试油19队在2010、2011年应用钢丝骨架抽子20余口井次,从原理与受力分析上入手,结合生产实际总结出一些现场的经验。
5.1 当地层低产(油管内液柱高度低于100m)
为了保证抽汲效率,就要有好的密封性能,但此时的液柱高度已经不能提供足够使胶皮扩张的重力,因此只能是提高抽汲速度。我们队用该抽子,最少抽出0.32m3液体(大约是100m左右的液柱高度)。这个时候我们都采用三挡进行抽汲,取得抽汲效果非常好。
5.2 当地层高产(油管内液柱高度大于200m)
液柱高度能提供足够使胶皮扩张的重力,也就是说这个时候的密封性能好,就不用很高的速度就能达到很好的抽汲效率。可以提高抽汲胶皮的使用寿命。我们队用该抽子,最多抽出1.0m3液体(大约是300m左右的液柱高度)。这个时候我们都采用二挡进行抽汲,取得抽汲效果也非常好。
5.3 当抽子快速下行时,抽子上端极易卡在加重杆与抽子架的连接处
处理这个问题,我们就是在抽子架上同时挂两个抽子,这样就杜绝这样事情的发生。
5.4 下抽子时,一般情况不存在磨损(钢丝骨架抽子的外径为59mm,普通伞型抽子的外径为61mm)
上提抽子时,钢丝骨架抽子是依靠液柱重量与上提速度来提供密封,因此采用合理的上提速度和沉没度是提高抽子使用寿命的重要保证。
5.5 该抽子发生磨损后,很难产生大块的固体落物
因此在管柱内较难发生卡、阻抽子的现象。一旦发生遇阻都是压裂施工过程中地层吐砂,砂子卡在了抽子架与抽子之间,使抽子和抽子架之间不能顺利过液,造成抽子无法正常下放。
5.6 以1500米井为例,一天抽汲6个周期,每个周期抽3次,基本上一个钢丝骨架抽子可以使用3天
参考文献
[1] 刘颂德.机械设计手册[S].北京:机械工业出版社,1994年.
[2] 刘鸿文.材料力学[M].高等教育出版社,1983年.
[3] 雷天觉.液压工程手册[S].机械工业出版社,1991年.