【论文摘要】泵筒带螺旋槽的防砂卡抽油泵是在普通整筒泵的内壁加工几段正反交叉的盲螺旋槽，采用等径光杆柱塞，其上加装一旋转器。旋转器通过抽油杆柱下放压力和上提拉力强迫旋转杆顺时针旋转，从而带动柱塞旋转。柱塞在运动中既做往复直线运动，同时还做圆周运动，故磨损均匀，使用寿命延长。采用带螺旋防砂槽的泵筒，可使砂粒在柱塞旋转时被挤入防砂槽内，而在下一个冲程时又被液流冲出，从而防止了砂卡。这种防砂卡泵在大庆油田92口油井中使用，比普通抽油泵平均泵效提高约3%，平均检泵周期延长525.8d。
Anti-sand rod pump with helically-grooved barrel.
Zhou Jide,Zhang Shumin,Tian Jinpeng,et al
(No.1 Oil Production Plant,Daqing Petroleum Administration,Daqing City,Heilongjiang Province)
A new anti-sand rod pump was developed by machining several blind helicla grooves intercrossing in reverse directions in the inner wall of common one-piece barrel pump.A polished rod plunger provided with a rotator was adopted.The rotator drives the plunger rotating euring the motion of the plunger.Therefore the plunger is in both rectilinear motion and circular motion.The sand grains will be pushed into the anti-sand groves when the plunger rotates,and be flushed out by the fluid stream during the following stroke.The new pump was used on 92 wells in Daqing Oilfield,the conventionsal rod pumps.
Subject Concept Terms:sucker rod pump sand control plunger rotator
在开采出砂油井过程中，砂卡抽油泵的损坏相当严重，轻则刮伤柱塞表面和泵筒内表面，增加漏失量；重则造成卡泵等事故。普通抽油泵的柱塞两端采用锥形结构，并有环形防砂槽，砂粒只进不出，并随柱塞运动，不仅会刮伤泵筒工作面，而且砂子越积越多，致使卡泵现象频繁发生。针对这种情况，铁道部第十三工程局大连机械厂研制出泵筒带螺旋槽的新型防砂卡抽油泵。在大庆油田做了大量的现场试验，取得了较好使用效果。
结构和工作原理
1.结构
泵筒带螺旋槽的新型防砂卡抽油泵结构如图1所示。泵筒内壁加工了几段正反交叉的盲螺旋槽，柱塞为等径光杆。旋转器结构如图2所示。旋转杆、旋转套上分别带有相应的左旋和右旋的螺旋齿，下接头与抽油杆相接。
2.工作原理
旋转器是这种泵的重要部件。旋转器借助抽油杆柱下放和上提对旋转杆施加压力和拉力，通过旋转体内的螺旋齿产生一个扭转力带动柱塞始终按顺时针方向旋转一个角度，角度的大小可根据原油粘度而定，但一般为每1冲次柱塞旋转60°，即上、下冲程各转30°，每6冲次柱塞旋转1周。螺旋齿固定旋转部件，其主要作用是强迫旋转杆顺时针旋转，而本身不动。螺旋齿分左右旋，分别与旋转杆的左旋齿和右旋齿相对应，完成旋转动作。
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图1 泵筒带螺旋槽的防砂卡泵结构示意图
1—旋转器；2—游动阀；3—光杆柱塞；
4—带螺旋防砂槽的泵筒；5—固定阀
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图2 旋转器结构示意图
1—上接头；2—旋转杆；3—旋转套；4—左螺旋齿；5—右螺旋齿；6—下接头
当柱塞完成上冲程时，大量砂粒随原油举出地面，剩余的少许砂粒进入柱塞与泵筒的间隙，随着柱塞的旋转而被挤入泵筒内壁的螺旋防砂槽中。由于柱塞已在泵筒上部，泵筒下部和中部的防砂槽已暴露在整个内腔中，固定阀吸入的原油有一定冲力，把槽内的砂粒冲出，完成下冲程时，随原油举出地面。
当柱塞完成下冲程开始上冲程时，旋转器带动柱塞顺时针旋转30°，间隙中的砂粒继续被挤入防砂槽内。柱塞下行到下部时，泵筒上部和中部的防砂槽露出，受到上游动阀出来的液流冲刷。柱塞在上冲程过程中，原油有一定冲力，将防砂槽内的砂粒冲走，随着液流进入油管，继而举到地面。
主要技术特点
1.柱塞偏磨减小
以往抽油泵柱塞在上、下冲程时，只做往复直线运动。由于油井不可能是垂直的，运动中柱塞必然磨损不均匀，即偏磨。随着时间的推移，磨损量越来越大，漏失量也越来越大。而防砂卡泵的柱塞加装旋转器之后，不仅有往复的直线运动，同时还有圆周运动，使柱塞磨损均匀，使用寿命延长；同时柱塞顺时针转动，可防止柱塞倒扣造成的脱落。例如，北2-1-7井在抽油参数相同(泵径44mm、冲程3.0m、冲次9min-1)，生产天数均为478d后，起泵检查，普通泵柱塞偏磨量为3.05mm，而新型防砂卡泵柱塞偏磨仅0.21mm。
2.泵效提高
普通抽油泵柱塞上的防砂槽不能把砂粒排走，所以当砂粒填满后，即使不卡泵，也会刮伤柱塞表面和泵筒内表面，从而增加泵的漏失量，使泵效降低。而新型防砂卡抽油泵解决了这个问题，从而提高了泵效。
表1列出了5口井使用新型防砂卡泵和普通泵的生产情况。从表中看出，在普通泵和防砂卡泵泵径、冲程、冲次相同，沉没度基本相同的条件下，防砂卡泵的日产液量大，泵效高。
表1 新型防砂卡泵与普通泵在5口井的生产情况 |
| 井 号 |
泵型 |
泵径
(mm) |
冲程
(m) |
冲次
(min-1) |
产液量
(t/d) |
沉没度
(m) |
泵效
(%) |
检 泵 |
| 周期(d) |
原因 |
| 1丁1-430 |
普通泵 |
56 |
3.0 |
6 |
21 |
326 |
36.6 |
54 |
砂卡 |
| 防砂卡泵 |
57 |
3.0 |
6 |
24 |
297 |
40.3 |
739 |
杆脱 |
| 3-20-27 |
普通泵 |
44 |
2.1 |
4 |
11 |
423 |
66.7 |
61 |
砂卡 |
| 防砂卡泵 |
44 |
2.1 |
4 |
13 |
417 |
78.8 |
843 |
杆脱 |
| 1丁1-447 |
普通泵 |
44 |
3.0 |
5 |
20 |
372 |
67.8 |
47 |
砂卡 |
| 防砂卡泵 |
44 |
3.0 |
5 |
24 |
368 |
81.4 |
478 |
压裂 |
| 2-31-38 |
普通泵 |
44 |
4.2 |
9 |
40 |
507 |
53.7 |
125 |
砂卡 |
| 防砂卡泵 |
57 |
4.2 |
9 |
87 |
526 |
69.7 |
587 |
压裂 |
| 1-4-丙8 |
普通泵 |
56 |
2.0 |
6 |
36 |
471 |
67.9 |
206 |
砂卡 |
| 防砂卡泵 |
44 |
2.0 |
6 |
17 |
485 |
72.0 |
631 |
堵水 |
3.检泵周期延长
从表1看出，5口井使用普通泵时都因砂卡而检泵，其中1丁1-447井检泵周期仅47d；而防砂卡泵检泵周期最长的达到843d(3-20-27井)，均未发生砂卡现象。
从1996年10月至1998年12月，泵筒带螺旋槽的新型防砂卡泵在大庆油田92口油井中使用，在抽油参数相同和供液能力及含砂量相近的条件下，比普通抽油泵平均泵效提高约3%，平均检泵周期延长525.8d。
泵筒带螺旋槽的新型防砂卡泵的价格虽然比普通泵高1.5%～2%，但它具有防砂、防偏磨和延长检泵周期，以及提高泵效等诸多优点，因而具有推广使用价值。
周继德,高级工程师,生于1943年,1966年毕业于西南石油学院采油工程专业,现从事科研和生产工用.本刊特约通讯员.地址:(163001)黑龙江省大庆市.电话:(0459)5977832(办)或5988872(宅)
周继德（大庆石油管理局采油一厂）
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冯海（铁道部第十三工程局大连机械厂）
张彦（铁道部第十三工程局大连机械厂）
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