在出砂油井中, 如何防止砂粒卡泵和减轻砂粒对抽油泵柱塞-泵筒摩擦副表面的磨损, 以提高泵效和延长检泵周期, 一直是人们关心的问题。合理地选择出砂油井用抽油泵的初始间隙 (即泵柱塞与泵筒在常温下装配间隙) , 是防止卡泵和减轻摩擦副表面磨损的重要措施之一。目前, 出砂油井用抽油泵初始间隙的选择尚不规范,。
摩擦副表面的磨损与卡泵机理
在抽油泵工作过程中 , 油井内的硬砂粒进入柱塞与泵筒间隙内 , 若砂粒粒度正好等于所处位置的间隙值 , 则柱塞的运动必然会对一些硬砂粒产生压力。这些受压的砂粒将对摩擦副表面产生压痕 , 甚Ξ至被压入摩擦副表面 , 对表面产生划伤和微切削 ,造成柱塞或泵筒工作表面的材料发生转移而产生磨料磨损 。因同时有相对运动 , 当砂粒对柱塞表面产生的摩擦阻力大于抽油杆对柱塞向上的提升力时 , 砂粒卡泵即刻发生。油井内砂粒粒度是不均匀的。粒度小于间隙的砂粒通过间隙时 , 可认为砂粒对柱塞或泵筒工作表面不产生磨料磨损。但实际上存在冲蚀磨损作用 。粒度大于间隙的砂粒不能进入间隙就不造成对工作表面的磨损。伴随砂粒对柱塞、泵筒工作表面起磨损作用的还有从摩擦副表面脱落的金属小颗粒。
经分析发现 , 要减轻砂粒对柱塞 - 泵筒摩擦副表面的磨损 泵的工作间隙应足够大 以便砂粒能自由通过柱塞与泵筒的间隙; 或者使泵的间隙 , 小于或等于 0105mm , 以阻止硬砂粒进入间隙中。
从不同金属的磨损试验还发现 , 磨料磨损和冲蚀磨损的金属磨损量随磨料 (如砂粒) 尺寸的增大而增加 。因此 , 出砂油井应选用较小间隙泵 , 以减少或阻止硬的砂粒进入间隙 , 同时还要考虑一定的间隙漏失量 来保证对摩擦副表面的润滑和冷却作用。
磨料磨损远大于冲蚀磨损，减小进入泵筒柱塞之间间隙的磨料减小冲蚀磨损，新型长柱塞泵的长柱塞短泵筒结构和环空沉砂结构，较大沙砾沉到泵下沉砂尾管而不会进入泵筒柱塞间隙，形成磨料磨损。新型长柱塞沉砂泵间隙可适当优化变小，在0.05-0.11mm之间。泵筒适当优化加长为1.5m.，针对长柱塞偏磨泵筒现象，采取简单可靠的长柱塞顶部扶正来杜绝偏摸磨现象。泵筒始总受到由外向内的挤压。
