桿式泵防氣工藝管柱研究

陳 偉，蘇春娥，王小娟，陳 漢，張 艷，高艷寧，劉加軍，張 林

（1.中國石油長慶油田分公司第二采油廠，甘肅慶陽745100；2.中國石油塔里木油田公司，新疆庫爾勒841000；3.阿克蘇地區(qū)特種設(shè)備檢驗檢測所，新疆阿克蘇843000） ①

桿式泵防氣工藝管柱研究

陳 偉1，蘇春娥1，王小娟1，陳 漢1，張 艷1，高艷寧1，劉加軍2，張 林3

（1.中國石油長慶油田分公司第二采油廠，甘肅慶陽745100；2.中國石油塔里木油田公司，新疆庫爾勒841000；3.阿克蘇地區(qū)特種設(shè)備檢驗檢測所，新疆阿克蘇843000） ①

部分出砂油井配套了用于防砂的激光割縫篩管，但無法安裝多沉降旋流氣錨，導(dǎo)致桿式泵受氣體影響嚴(yán)重。依據(jù)重力氣錨原理設(shè)計了桿式泵防氣工藝管柱，該管柱在桿式泵支撐裝置下安裝激光割縫篩管，使泵筒與油管之間的密封環(huán)空與油套環(huán)空連通，聚集在這一環(huán)空的氣體可以通過激光割縫篩管排到油套環(huán)空，消除氣體對桿式泵的影響，提高抽油泵效和油井產(chǎn)量。

桿式泵；氣錨；管柱

長慶油田的低滲、超低滲儲層的成功開發(fā)，使生產(chǎn)層位逐漸下移，低液量油井所占比例越來越大。隨著泵掛深度不斷加深，能耗也隨之增加，油井產(chǎn)量低，能耗高，修井費(fèi)用高，造成開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益變差。在目前的機(jī)采設(shè)備條件下，28mm小直徑桿式抽油泵對提高機(jī)采系統(tǒng)效率，降低能耗，深抽挖潛，降低開發(fā)成本具有重要意義［1］。長慶油田采油二廠白馬北區(qū)塊屬超低滲油藏，原始?xì)庥捅?06.5m3／t，油井平均產(chǎn)液量2.0m3／d。該區(qū)塊油井產(chǎn)量低，經(jīng)濟(jì)效益差，為提高開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益，降低開發(fā)成本，推廣應(yīng)用了定筒式頂部固定桿式泵，但泵效低，示功圖證明泵受到氣體影響。本文分析了氣體影響的原因，改進(jìn)了管柱結(jié)構(gòu)，提高了泵效。

1 桿式泵簡介

桿式泵的工作原理與常規(guī)管式泵［2］工作原理相同，都是依靠抽油桿帶動柱塞在泵筒內(nèi)上下往復(fù)抽汲，實現(xiàn)舉升原油的目的。桿式泵與常規(guī)管式泵的區(qū)別在于常規(guī)管式泵是接在油管上，隨油管一起下井，而桿式泵下井時，泵筒和柱塞隨油桿入井，懸掛在預(yù)先接在油管上的密封支撐座上并固定［3－4］。

長慶油田采油二廠選用的桿式泵為定筒式頂部固定桿式泵。該泵依靠卡爪卡封懸掛在油管內(nèi)部，要求桿式泵卡爪上部的密封鋼環(huán)與支撐座密封可靠，不能有漏失。

2 氣體影響分析

2011－04，在4口邊探井中采用桿式泵，管柱組合為：絲堵＋尾管3根＋激光割縫篩管＋尾管2根＋桿式泵懸掛器＋油管，如圖1所示。

示功圖顯示這4口井受到氣體影響，生產(chǎn)數(shù)據(jù)如表1。分析認(rèn)為：桿式抽油泵在下井時是利用抽油桿送入油管內(nèi)，依靠桿式泵頂端的彈性卡爪固定在油管上的支撐座內(nèi)，鋼性支撐密封環(huán)與支撐座接觸密封，這樣桿式泵泵筒與油管之間就形成了一段6m長的環(huán)形空間。根據(jù)桿式泵的工作要求，鋼性支撐密封環(huán)與支撐座必須密封，因此泵筒與油管之間的環(huán)形空間就成了封閉的。當(dāng)含氣流體由激光割縫篩管流入，向上經(jīng)過桿式泵底部進(jìn)入泵筒時，流體中分離出的氣體在泵筒外上浮并聚集在泵筒與油管之間的環(huán)形空間內(nèi)。隨著氣體的聚集，氣體壓力不斷增大而形成一段氣柱。這時氣體就會與液流一同進(jìn)入桿式泵，降低抽油泵效和產(chǎn)液量。

圖1 發(fā)生氣體影響的桿式泵井下管柱

表1 桿式泵氣體影響井?dāng)?shù)據(jù)

3 防氣工藝管柱原理

產(chǎn)生氣體影響的原因是泵筒與油管之間有6m長的環(huán)空是密閉的，造成氣體聚集。結(jié)合桿式泵井下管柱組合關(guān)系，依據(jù)重力氣錨的工作原理，創(chuàng)新設(shè)計了桿式泵防氣工藝管柱，如圖2。該管柱在桿式泵支撐裝置下直接安裝激光割縫篩管，使泵筒與油管之間的環(huán)空與油套環(huán)空連通，改變了氣液混合流體的流動方向。激光割縫篩管、油管、桿式泵泵筒三者組合成了1套重力氣錨。激光割縫篩管是重力氣錨的進(jìn)液孔和排氣孔，桿式抽油泵泵筒是重力氣錨的中心管。含氣液體經(jīng)過激光割縫篩管進(jìn)入桿式泵與油管的環(huán)空，沿泵筒向下流動，逸出的氣體向上浮動，從激光割縫篩管排到油套環(huán)空。液體從桿式泵底部眼管進(jìn)入桿式泵，沿桿式泵向下流動時，氣體不再聚集，從而消除了氣體對桿式泵的影響，達(dá)到提高抽油泵效和產(chǎn)量的目的。

圖2 桿式泵防氣工藝管柱

4 應(yīng)用效果

在西41區(qū)塊選2口井進(jìn)行對比試驗。西347－357井下普通管柱，管柱組合：絲堵＋尾管3根＋激光割縫篩管＋尾管2根＋桿式泵支撐裝置＋油管。投產(chǎn)后西347－357井長期受氣體影響，示功圖如圖3所示。西348－358井下桿式泵防氣工藝管柱，管柱組合：絲堵＋尾管4根＋激光割縫篩管＋桿式泵支撐裝置＋油管。投產(chǎn)后西348－357井示功圖正常，如圖4所示。

圖3 西347－357井氣體影響的示功圖

圖4 西348－358井正常示功圖

2種管柱組合的區(qū)別在于激光割縫篩管的位置不同。桿式泵防氣工藝管柱依據(jù)重力氣錨工作原理，將原安裝在第2根尾管下的激光割縫篩管直接安裝在桿式泵支撐裝置下，激光割縫篩管、尾管、桿式泵泵筒三者形成一個重力氣錨，起到了油氣分離的作用。

試驗成功后，在30口新投產(chǎn)井上使用桿式泵防氣工藝管柱，示功圖正常，平均產(chǎn)液量4.0m3／d，泵效達(dá)到40.8%，比該區(qū)塊平均單井產(chǎn)液量提高1倍。

5 結(jié)論

1） 桿式泵氣體影響除原油中含有大量溶解氣的本質(zhì)原因外，桿式泵在井下的懸掛密封結(jié)構(gòu)也為氣體的聚集產(chǎn)生了場所，為桿式泵氣體影響埋下了隱患。

2） 通過現(xiàn)場試驗，將激光割縫篩管上移至支撐裝置下，使桿式泵在井下的懸掛密封結(jié)構(gòu)變成了可與油套環(huán)空連通的結(jié)構(gòu)，消除了氣體聚集的場所，很好地治理了桿式泵氣體影響。

3） 本文對桿式泵防氣工藝管柱的研究結(jié)果，將有助于指導(dǎo)治理桿式泵氣體影響的研究，為提高桿式泵泵效開辟了一條新的途徑。

［1］ 李曼平.28mm斜井防氣桿式抽油泵在姬塬油田的應(yīng)用［J］.石油化工應(yīng)用，2011，30（4）：78－79，97.

［2］ 張 琪.采油工程原理與設(shè)計［M］.山東：中國石油大學(xué)出版社，2000.

［3］ 李順平，李華斌，呂瑞典，等.防氣抽油泵防氣原理研究［J］.石油礦場機(jī)械，2008，37（5）：100－103.

［4］ 于新哉，王志明，王澤香，等.特種桿式抽油泵結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計［J］.石油礦場機(jī)械，2008，37（12）：71－74.

Development on Defending Gas Technological Pipe String for Rod Pumps

CHEN Wei1，SU Chun－e1，WANG Xiao－juan1，CHEN Han1，ZHANG Yan1，GAO Yan－ning1，LIU Jia－jun2，ZHANG Lin3
（1.No.2 Oil Production Plant，Changqing Oilfield Company，Qingyang745100，China；2.Tarim Oilfield Company，Korla841000，China；3.Aksu Specical Equipment Inspection ＆Testing Institute，Aksu843000，China）

Part of the oil wells support tool－laser slotted screen pipe used for sand control，but multiple settlement current gas anchor can’t be installed，leading to rod pump serious gas influence.The defending gas technological pipe string for rod pumps was designed according to the principle of heavy strength gas anchor.The pipe string install screen pipe at the bottom of pump support device，making the seal space between rod pump and oil pipe connect to casing annular.The gathering gas in the seal space can be discharged to casing annular，eliminate gas influence for the pump and to enhance pump efficiency and oil－well production.

rod pumping；gas anchor；pipe string

1001－3482（2012）08－0081－03

TE931.203

B

2012－02－15

陳 偉（1980－），男，陜西西安人，2004年畢業(yè)于西安石油大學(xué)石油工程系，主要從事采油工藝研究，E－mail：chenwei1002＠163.com。