防偏磨抽油泵的研制和應(yīng)用

付協(xié)更（中石化勝利油田分公司河口采油廠，山東 東營(yíng) 257200）

李偉，蔣淑婷（中石化勝利油田分公司孤島采油廠，山東 東營(yíng) 257200）

趙子丹（長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院，湖北 武漢 430100）

王永站（中石化中原油田分公司第五采油廠，河南 濮陽(yáng) 457001）

勝利油田稀油主力開發(fā)單元全部進(jìn)入了聚驅(qū)轉(zhuǎn)后續(xù)水驅(qū)開發(fā)，呈現(xiàn)出高含水、大泵徑、高生產(chǎn)參數(shù)等生產(chǎn)特點(diǎn)，因沖程利用率已經(jīng)達(dá)到98.5%，對(duì)仍然有提液空間的井只有通過(guò)提高泵徑和沖次來(lái)實(shí)現(xiàn)，造成以下3個(gè)方面的問(wèn)題［1］：①高速液流對(duì)泵閥的侵蝕磨損，造成泵效下降快，油井檢泵周期短，統(tǒng)計(jì)83mm抽油泵平均檢泵周期421d，其中小于365d的井169口，占開井的58%；②高沖次生產(chǎn)帶來(lái)的是抽油機(jī)的高能耗；③大泵徑高沖次造成油井偏磨嚴(yán)重，統(tǒng)計(jì)采油廠偏磨井534口，其中70mm和83mm泵占偏磨井?dāng)?shù)的59.93%，沖次在6次以上的井占偏磨井?dāng)?shù)的75.46%，泵徑越大、沖次越高，油井偏磨就越嚴(yán)重。為了滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，孤島采油廠研制出一種全新結(jié)構(gòu)能夠適應(yīng)井筒流體性質(zhì)的連續(xù)舉升泵。

1 抽油機(jī)井連續(xù)舉升泵的結(jié)構(gòu)、原理及主要技術(shù)指標(biāo)

1.1 抽油機(jī)井連續(xù)舉升泵結(jié)構(gòu)

圖1 抽油機(jī)井連續(xù)舉升泵結(jié)構(gòu)示意圖

如圖1所示，抽油機(jī)井連續(xù)舉升泵主要由泵筒、活塞、活塞上下游動(dòng)閥、泵筒側(cè)壁上下環(huán)閥、泵筒固定閥、活塞運(yùn)動(dòng)上下腔、夾壁腔轉(zhuǎn)換通道等組成。采用活塞式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在有限的井眼環(huán)境中增加了抽油泵頂部出油道的設(shè)計(jì)空間，使上行時(shí)上部工作腔中被舉升的液流變得相對(duì)順暢?；钊虏康墓ぷ髑环謩e與空心活塞桿和內(nèi)外筒間的環(huán)狀空間相通，當(dāng)活塞下行時(shí)，活塞下部的工作腔就會(huì)通過(guò)空心活塞桿和內(nèi)外筒的環(huán)狀空間同時(shí)向上部油管供液，實(shí)現(xiàn)雙重過(guò)流通道，增加過(guò)流面積。同時(shí)在活塞下行中沉沒(méi)壓力通過(guò)下行的進(jìn)液通道作用在活塞上，給活塞一個(gè)下行動(dòng)力，克服下行中游動(dòng)閥的開啟阻力和摩擦阻力。雙重過(guò)流通道和沉沒(méi)壓力的作用，有效降低了抽油泵的整體下行阻力。同時(shí)雙重過(guò)流通道可有效降低下行阻力?；钊虏康墓ぷ髑环謩e與空心活塞桿和內(nèi)外筒間的環(huán)狀空間相通，當(dāng)活塞下行時(shí)，活塞下部的工作腔就會(huì)通過(guò)空心活塞桿和內(nèi)外筒的環(huán)狀空間同時(shí)向上部油管供液，實(shí)現(xiàn)雙重過(guò)流通道，增加過(guò)流面積。同時(shí)在活塞下行中沉沒(méi)壓力通過(guò)下行的進(jìn)液通道作用在活塞上，給活塞一個(gè)下行動(dòng)力，克服下行中游動(dòng)閥的開啟阻力和摩擦阻力。雙重過(guò)流通道和沉沒(méi)壓力的作用，有效提高了抽油泵的整體下行阻力。

1.2 抽油機(jī)井連續(xù)舉升泵工作原理

1）連續(xù)舉升泵的上沖程 如圖2所示，活塞上游動(dòng)閥關(guān)閉，泵筒固定閥打開，活塞下游動(dòng)閥關(guān)閉?；钊嫌蝿?dòng)閥關(guān)閉后，將活塞上游動(dòng)閥上部的液體通過(guò)上部進(jìn)入到上部油管內(nèi)，此時(shí)泵筒固定閥上部空腔內(nèi)的液體，由于上活塞的向下運(yùn)動(dòng)，液體通過(guò)泵筒側(cè)壁，進(jìn)入到底部固定活塞上部，將活塞運(yùn)動(dòng)下腔充滿。另外由于活塞向上運(yùn)動(dòng)，使活塞運(yùn)動(dòng)上腔的體積減小，液體由于被擠壓，進(jìn)入到泵筒下環(huán)閥的上部，將泵筒上環(huán)閥打開，液體經(jīng)過(guò)泵筒夾壁腔進(jìn)入到油管內(nèi)。

圖2 連續(xù)舉升泵的上沖程過(guò)程

2）連續(xù)舉升泵下沖程 如圖3所示，泵筒固定閥關(guān)閉，此時(shí)泵筒固定閥上部空腔內(nèi)的液體，由于上活塞的向下運(yùn)動(dòng)，將一部分?jǐn)D壓進(jìn)入到泵筒側(cè)壁，通過(guò)底部固定活塞上部，將活塞上游動(dòng)閥打開；將另一部分液體擠壓使活塞下游動(dòng)閥打開，液體通過(guò)下固定活塞進(jìn)入到泵筒另一個(gè)側(cè)壁夾壁腔，液體經(jīng)過(guò)泵筒夾壁腔利用夾壁腔轉(zhuǎn)換通道進(jìn)入到上活塞上部。

在上活塞向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，活塞運(yùn)動(dòng)上腔的體積增大，此時(shí)套管外液體通過(guò)油套連通進(jìn)液口將泵筒下環(huán)閥打開，由于泵筒夾壁腔通過(guò)泵筒上環(huán)閥上部，使上環(huán)閥上下壓力平衡，因此上環(huán)閥處于關(guān)閉狀態(tài)，液體通過(guò)下環(huán)閥上部運(yùn)動(dòng)到活塞運(yùn)動(dòng)上腔，使其體積中充滿液體。

3）抽油機(jī)井連續(xù)舉升泵技術(shù)指標(biāo) 抽油機(jī)井連續(xù)舉升泵型號(hào)為CYB57／36，公稱直徑為57mm，柱塞長(zhǎng)度為1.2m，泵筒長(zhǎng)度為7.8m，連接抽油桿螺紋為in，最大沖程長(zhǎng)度為3.3m，最大外徑為140mm，最大下泵深度為1600m。

4）抽油機(jī)井連續(xù)舉升泵適應(yīng)條件 滿足4個(gè)方面的條件：①選擇的油井底層滲透性好，供液充足，動(dòng)液面要保持在400m以上；②油井不能出砂或出砂不嚴(yán)重；③原油黏度必須小于1500mPa·s；④抽油井必須是直井。

圖3 連續(xù)舉升泵的下沖程過(guò)程

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

2012年5月開始在后續(xù)水驅(qū)高液量油井上進(jìn)行應(yīng)用，已施工油井8口，油井檢泵周期提高了390d，泵效提高19.4%，系統(tǒng)效率提高7.4%。

以GD1－5－214井為例，2012年10月30日，試驗(yàn)應(yīng)用連續(xù)舉升泵，實(shí)施前應(yīng)用內(nèi)徑為70mm泵，實(shí)施過(guò)程下入內(nèi)徑為57mm連續(xù)舉升泵，在泵徑減小、生產(chǎn)參數(shù)不變的情況下，日液量增加3.6m3，效果如表1所示。

表1 GD1－5－214井措施前后系統(tǒng)效率對(duì)比

1）實(shí)施后節(jié)電效果明顯 實(shí)施前后，連續(xù)舉升泵系統(tǒng)效率比實(shí)施前提高了7.4%，噸液耗電降低了0.26kW·h，由于該井鄰井套壓1.0MPa，折算動(dòng)液面為253m，因此百米噸液耗電降低為0.103kW·h。

2）實(shí)施后油井偏磨得到緩解 從實(shí)施前后同期的示功圖（圖4）可以看出，和實(shí)施前相比，下沖程懸點(diǎn)載荷變化量由5.5kN降至0.5kN，連續(xù)舉升泵在下沖程中受力得到改善，一定程度上油井偏磨得到緩解。

圖4 GD1－5－214井實(shí)施前（a）和實(shí)施后（b）的示功圖

連續(xù)舉升泵實(shí)施后在達(dá)到理想液量的情況下，節(jié)電效果明顯，抽油桿下行阻力得到改善，油井偏磨得到緩解，達(dá)到了預(yù)期目的，實(shí)施效果明顯。

3 結(jié)論

1）連續(xù)舉升泵的總體結(jié)構(gòu)采用一個(gè)抽吸活塞、上下兩個(gè)工作腔、一個(gè)空心柱塞、一個(gè)固定環(huán)狀單向閥組、一個(gè)底部固定閥、一個(gè)分流固定閥、內(nèi)外筒多路進(jìn)出液的油路設(shè)計(jì)，輔助雙重過(guò)流通道和動(dòng)密封結(jié)構(gòu)完成大流道、無(wú)間隙密封的連續(xù)舉升目的，在實(shí)現(xiàn)連續(xù)舉升液體的同時(shí)，達(dá)到減少下行阻力的目的。

2）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，連續(xù)舉升抽油泵實(shí)施后，泵效一直在80%以上；和同等抽油泵相比，產(chǎn)液量達(dá)到了同等抽油泵的252%，和實(shí)施前同期相比，系統(tǒng)效率提高7.4%，噸液耗電降低了0.26kW·h，百米噸液耗電降低0.18kW·h，效果較好。

3）因抽油桿的下行阻力得到減少，改變了脫節(jié)器工作狀況，改變了以往雙作用泵等脫節(jié)器容易撞壞和抽油桿下行困難的現(xiàn)象。

4）任何抽油泵均有它的適應(yīng)性。連續(xù)舉升泵適應(yīng)的是供液能力強(qiáng)、生產(chǎn)參數(shù)高、高含水、油井微出砂、偏磨嚴(yán)重的抽油機(jī)井。

［1］沈迪成，艾萬(wàn)城，盛曾順，等 .抽油泵 ［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1994.258～284.