節(jié)能高效抽油泵技術(shù)探討

張會敏

（大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠第三油礦，黑龍江 大慶 163517）

1 概述

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國油田90%采用的是常規(guī)有桿泵抽油，是一種普遍應(yīng)用的抽油技術(shù)，主要結(jié)構(gòu)是固定閥爾在泵下部，游動閥爾在上部，在正常的生產(chǎn)過程中，具有如下特點(diǎn)，在下沖程時(shí)，所受的阻力完全是油管內(nèi)液體對桿柱產(chǎn)生的壓力，抽油桿下行必須克服下行阻力，因此會發(fā)生彎曲，導(dǎo)致抽油桿和油管之間偏磨，下行阻力越大，抽油桿偏磨現(xiàn)象就加劇，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致抽油桿接頭與油管接頭發(fā)生刮碰，抽油桿斷脫和油管漏失。在上沖程時(shí)，抽油泵工作的動力主要是電機(jī)提供的，油管環(huán)形空間液體的壓力沒有發(fā)揮作用，只能靠電機(jī)提供抽油產(chǎn)生的動力?？梢钥闯觯Ｒ?guī)有桿抽油泵技術(shù)存在抽油機(jī)系統(tǒng)能耗高，抽油桿偏磨現(xiàn)象嚴(yán)重等。因此，探討一種節(jié)能高效的抽油泵技術(shù)。

高效節(jié)能抽油泵示意圖

2 節(jié)能高效抽油泵技術(shù)原理及特點(diǎn)

節(jié)能高效抽油泵的主要技術(shù)思路是，將固定閥爾設(shè)置在泵筒上部，游動閥爾設(shè)置在泵同下部，到達(dá)充分利用油管環(huán)形空間液體浮力的作用，主動利用地層能量舉升，減少泵在上下沖程過程的載荷，減緩抽油桿偏磨現(xiàn)象，達(dá)到節(jié)能高效的目的。

2.1 結(jié)構(gòu)

包括光桿、油管、游動閥、柱塞、密封光桿、密封短節(jié)、固定閥、固定閥座。泵筒與上部油管相連，固定閥座位于泵筒的頂部并相互連接。柱塞位于泵筒內(nèi)部并能上下活動，其頂部與密封光桿相連。游動閥坐在柱塞上并置于固定閥座的下方。

2.2 工作原理

活塞上行時(shí)，地層原油進(jìn)入活塞所讓出的空間，泵內(nèi)壓力繼續(xù)升高，當(dāng)泵內(nèi)壓力超過油管內(nèi)液柱壓力時(shí)，固定閥打開爾，游動閥爾關(guān)閉，油管內(nèi)液面不斷上升，油流進(jìn)入出油管線?；钊滦袝r(shí)，活塞所讓出體積變大，泵筒內(nèi)體積大，壓力變小，當(dāng)壓力小于環(huán)形空間液柱壓力時(shí)，導(dǎo)致固定閥爾打開，游動閥爾關(guān)閉，流油進(jìn)入泵筒。

2.3 技術(shù)特點(diǎn)分析

常規(guī)泵下沖程受力示意圖

高效節(jié)能泵下沖程受力示意圖

以實(shí)例進(jìn)行分析，假設(shè)一口井泵掛深度1700m，原油密度0.8g/cm3，沉沒度200m，柱塞直徑38mm，桿柱直徑 25mm，活塞直徑56mm。則 S38柱=11.34cm2，S25桿=4.91cm2，S56活=24.63cm2，P液=136kg/cm2，P沉=16kg/cm2，將常規(guī)抽油泵和節(jié)能抽油泵在正常工作時(shí)，泵的受力情況進(jìn)行對比。

(1)降低下沖程阻力

高效節(jié)能泵下沖程阻力計(jì)算：

泵下端面阻力＝S柱×P沉＝G向上

泵液壓反潰力＝（S柱－S桿）×P液=G向下

泵凈阻力＝G向上-G向下

常規(guī)泵下沖程阻力計(jì)算：

阻力＝S桿×P液=G0

G0=S25桿×P液=4.91×136=648kg

通過計(jì)算表明，節(jié)能高效泵能夠有效降低下沖程載荷。

(2)降低上沖程載荷

高效節(jié)能泵上沖程頂托力計(jì)算：

只有油套環(huán)形空間的液體作用在活塞上，因此，F(xiàn)往上=S56活×P沉=24.63×16=394kg

常規(guī)泵上沖程頂脫力計(jì)算：F往上=0

通過計(jì)算表明，節(jié)能高效泵能主動利用地層能量進(jìn)行舉升。

(3)綜合分析

計(jì)算沉沒度在200m、400m、800m時(shí)，下行阻力和頂托力的變化規(guī)律。

當(dāng)沉沒度200m，對常規(guī)泵而言，G0=4.91×136=648kg，F(xiàn)往上=0

對節(jié)能泵而言，G凈阻=-693kg(主動下行)，F(xiàn)往上=394kg

當(dāng)沉沒度400m，對常規(guī)泵而言，G0=648kg，F(xiàn)往上=0

對節(jié)能泵而言，G凈阻=-511kg(主動下行)，F(xiàn)往上=788kg

當(dāng)沉沒度800m，對常規(guī)泵而言，G0=648kg，F(xiàn)往上=0

節(jié)能泵而言，G凈阻=-150kg(主動下行)，F(xiàn)往上=1576kg

⑷技術(shù)特點(diǎn)

①減緩抽油機(jī)井偏磨程度

有桿泵采油技術(shù)是油田生產(chǎn)常見的生產(chǎn)方式，隨著油田不斷開采，油田含水不斷上升，因桿管偏磨造成抽油機(jī)井檢泵作業(yè)的井?dāng)?shù)呈逐年增加的趨勢。抽油機(jī)井發(fā)生偏磨的主要原因是由于在下沖程過程中，抽油桿產(chǎn)生彎曲變形造成的。主要是因?yàn)槌橛捅迷谙聸_程運(yùn)動過程中，受井內(nèi)液體的作用，產(chǎn)生一個阻礙抽油桿下行且方向向上的阻力，使得抽油桿的下部受壓，使得中和點(diǎn)上移，加劇抽油桿偏磨程度。

通過上述分析，可以證明，節(jié)能高效抽油泵在下沖程時(shí)，可將常規(guī)抽油泵在下沖程時(shí)井內(nèi)液體對抽油桿的阻力，轉(zhuǎn)化為使抽油桿能夠自動下行的動力，使抽油桿不受此阻力的影響，大大減少了使抽油桿發(fā)生彎曲的阻力，使抽油桿能夠保持較好地伸長狀態(tài)，有效降低抽油桿的中和點(diǎn)，達(dá)到較好的防偏磨效果。

②有效降低系統(tǒng)舉升能耗

通過與常規(guī)抽油泵計(jì)算對比分析發(fā)現(xiàn)，節(jié)能高效抽油泵在上沖程時(shí)，能夠利用地層的能量，提供一個向上的托舉力，在下沖程時(shí)，能夠額外產(chǎn)生一個使抽油桿上行的力?？梢姡?jié)能高效抽油泵能夠有效降低機(jī)采系統(tǒng)舉升載荷，起到節(jié)能降耗的作用。

結(jié)論

該技術(shù)利用液壓反饋原理可以降低下沖程阻力，甚至使柱塞主動下行，同時(shí)可降低上沖程載荷，減少摩擦所消耗的能量，達(dá)到節(jié)能效果。

該技術(shù)可始終保持抽油桿處于拉伸狀態(tài)，降低抽油桿中和點(diǎn)，減緩抽油桿偏磨程度。

[1]徐乃功.何桂梅.多功能便攜式抽油泵在油田中的應(yīng)用.內(nèi)蒙古石油化工，2007.1.