桿式泵采油技術(shù)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

劉俊芹，馮昆明，徐建新，龐 強(qiáng)

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第九采油廠，寧夏銀川 750005）

桿式抽油泵其整體可隨抽油桿下入油管內(nèi)的預(yù)定位置固定并密封，而進(jìn)行抽汲工作，因此也稱(chēng)做“插入式泵”。桿式泵根據(jù)其固定位置分為：定筒式頂部固定桿式泵、定筒式底部固定桿式泵，動(dòng)筒式底部固定桿式泵。其固定裝置又分為機(jī)械式、皮碗式。

桿式泵的工作原理與常規(guī)管式泵基本等同。下井時(shí)，密封支撐座隨油管下入預(yù)定位置，泵筒和柱塞隨抽油桿入井，泵筒通過(guò)卡簧固定在支撐座上。生產(chǎn)時(shí)，柱塞在抽油桿帶動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)對(duì)井筒內(nèi)液體的舉升。目前，推廣應(yīng)用的桿式泵為定筒式頂部固定桿式泵，主要由泵筒總承、柱塞總承、閥總承及固定鎖緊裝置總承幾部分組成。泵筒總承形成泵的油腔，并通過(guò)固定鎖緊裝置與油管相連；柱塞總承及閥總承完成抽汲動(dòng)作、提供油流通道；固定鎖緊裝置總承實(shí)現(xiàn)泵與油管連接。

1 桿式泵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）支承密封裝置固定在泵的頂部，排出的液體能夠把頂部與油管間的沉砂及時(shí)沖刷干凈，避免砂卡現(xiàn)象的發(fā)生，可用于含砂井開(kāi)采；（2）泵體可以繞頂部固定裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，在斜井中有較好的自調(diào)能力；（3）采用雙支承裝置，錨定力大，密封可靠；在低產(chǎn)井和低液面井中比底部固定更能適應(yīng)井況；（4）泵筒受油液內(nèi)漲壓力作用，會(huì)增大泵筒與柱塞的間隙，因此不適用于較深油井。

2 桿式泵的應(yīng)用情況及效果

2.1 桿式泵應(yīng)用概況

圖1 定筒式頂部固定

圖2 定筒式底部固定

圖3 動(dòng)筒式底部固定

表1 桿式泵檢泵原因統(tǒng)計(jì)表

2012年將耿271定為桿式泵推廣示范區(qū)，并根據(jù)油田公司要求，在全廠進(jìn)行推廣桿式泵采油，全年共計(jì)入井153臺(tái)，其中新井入井66臺(tái)，老井入井87臺(tái)。主要應(yīng)用山東威馬桿式泵（76臺(tái)）、長(zhǎng)慶機(jī)械廠桿式泵（61臺(tái)）和渤海新世紀(jì)桿式泵（16臺(tái)）。2011年本廠進(jìn)行桿式泵采油實(shí)驗(yàn)入井29臺(tái)，均為渤海新世紀(jì)桿式泵。目前本廠共計(jì)在用桿式泵157臺(tái)。

2.2 桿式泵檢泵上修情況

2012年桿式泵采油井維護(hù)性作業(yè)共47井次，其中，泵故障46井次，占97.9%；桿柱故障1井次，占2.1%；管柱故障和正常生產(chǎn)安排0井次。油井維護(hù)性作業(yè)主要以泵故障為主。通過(guò)對(duì)泵故障的46井次進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，其主要原因?yàn)樽獠坏轿弧⒈瞄y漏失、和易解封等，檢泵原因統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)表1）。

圖4 桿式泵故障分類(lèi)餅狀圖

2.3 故障主要原因分析

（1）修井隊(duì)伍對(duì)桿式泵結(jié)構(gòu)、原理不了解，施工不當(dāng)導(dǎo)致座封不到位。

（2）井筒臟，投產(chǎn)前井筒未處理干凈，導(dǎo)致桿式泵故障不出液。

（3）密封部位偏磨、機(jī)械卡抓斷脫、松脫的問(wèn)題，導(dǎo)致座封失效。

一是由于頂部支撐的雙卡桿式泵，僅以上端支撐部位將整個(gè)抽油泵與油管固定，支撐部位以下的泵體始終處于自由懸空狀態(tài)，泵在工作中，會(huì)隨這個(gè)支點(diǎn)擺動(dòng)，造成密封部位偏磨、機(jī)械卡抓斷脫或松脫；二是部分出現(xiàn)桿式泵卡爪薄，僅2.4 mm厚，生產(chǎn)一段時(shí)間后出現(xiàn)卡爪斷裂、松脫，導(dǎo)致密封失效；三是由于入井操作不當(dāng)，桿柱下井速度快造成軟密封環(huán)磨損。

（4）油井結(jié)蠟結(jié)垢導(dǎo)致桿式泵卡泵、造成凡爾失靈、泵閥漏失。

由于井下工況復(fù)雜，砂卡、垢卡、蠟卡問(wèn)題比較普遍，再加之桿式泵均為單根泵筒的整筒泵結(jié)構(gòu)，使用中容易受到井斜度的影響，出現(xiàn)卡泵。

2.4 桿式泵應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

2.4.1 產(chǎn)液量、油量保持平穩(wěn) 通過(guò)對(duì)78口可對(duì)比老井下入桿式泵前后生產(chǎn)情況的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，下入桿式泵后，在平均泵徑、抽吸參數(shù)不變的情況下，平均日產(chǎn)液量、日產(chǎn)油量保持平穩(wěn)。

2.4.2 減少維護(hù)作業(yè)成本 由于桿式泵檢泵時(shí)不起油管：（1）可有效縮短作業(yè)占井時(shí)間，降低作業(yè)費(fèi)用。2012年除人為操作不當(dāng)造成的檢泵井次以外，共計(jì)進(jìn)行桿式泵檢泵作業(yè)47井次，管式泵檢泵作業(yè)1.45萬(wàn)元/井次（老井按平均泵掛1 900 m），桿式泵檢泵作業(yè)0.85萬(wàn)元/井次，每井次檢泵作業(yè)節(jié)約費(fèi)用0.6萬(wàn)元，2012年桿式泵檢泵作業(yè)累計(jì)節(jié)約28.2萬(wàn)元；（2）能減少起下油管時(shí)對(duì)絲扣的損傷，延長(zhǎng)油管的使用壽命，減少因油管絲扣漏失造成的檢泵井次，可產(chǎn)生隱形效益。

2.4.3 縮短維護(hù)作業(yè)時(shí)間，提高采油時(shí)率 與管式泵檢泵作業(yè)相比，桿式泵維護(hù)作業(yè)因不用起下油管，管式泵檢泵作業(yè)需35小時(shí)/井次，而桿式泵則需19小時(shí)/井次，一個(gè)檢泵井次可縮短作業(yè)占井時(shí)間16 h，按全年47個(gè)井次來(lái)計(jì)算，共計(jì)縮短修井占用752 h，提高了采油時(shí)率；按照目前本廠平均單井日產(chǎn)油1.23 t計(jì)算，可增產(chǎn)原油38.54 t，按照目前市場(chǎng)原油價(jià)格4 400元/噸，可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益16.96萬(wàn)元。

圖5 桿式泵使用前后效果對(duì)比圖

表2 2012年桿式抽油泵使用效果對(duì)比

3 存在問(wèn)題及對(duì)策措施

3.1 存在問(wèn)題

從桿式泵生產(chǎn)情況來(lái)看，與管式泵相比，桿式泵在生產(chǎn)過(guò)程中主要暴露出異常工況判斷困難、不起管柱判斷不準(zhǔn)確、泵質(zhì)量不穩(wěn)定等情況。

（1）易造成卡泵。由于桿式泵懸掛在油管預(yù)定位置的懸掛器上，而且要求密封性能良好，井筒結(jié)垢或者結(jié)蠟嚴(yán)重都會(huì)發(fā)生桿式泵在下井過(guò)程中遇阻不能下到位或者密封漏失，在起泵時(shí)也可能發(fā)生卡泵現(xiàn)象。

（2）易解封。一是桿式泵在運(yùn)行過(guò)程中，雜質(zhì)進(jìn)入泵筒后，活塞與泵筒間摩擦力增大，最終導(dǎo)致上行解封，皮碗在支撐座臺(tái)階處磨損。二是泵筒在油管內(nèi)不居中，上行時(shí)帶動(dòng)泵筒擺動(dòng)，使卡爪受力不均，出現(xiàn)解封。

（3）故障判斷困難。由于桿式泵存在檢泵不起油管的特點(diǎn)，一旦油管發(fā)生破漏，無(wú)法進(jìn)行試壓，給故障判斷和施工帶來(lái)一定的隱患。

（4）井下油管結(jié)蠟、垢情況不明了。由于桿式泵檢泵不起油管，而一旦油管結(jié)垢、結(jié)蠟，特別是懸掛器或防噴泄油器結(jié)垢、結(jié)蠟將直接影響作業(yè)成功率。

（5）主觀因素造成入井不出液。2012年桿式泵入井受主觀可控因素較多，與選井、管理和對(duì)桿式泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)掌握程度有關(guān)。一是未按桿式泵入井要求嚴(yán)格選井；二是井筒清洗不徹底、配套井筒防范措施未跟上、不及時(shí)進(jìn)行清、防蠟垢藥劑添加；三是對(duì)桿式泵結(jié)構(gòu)原理不掌握，操作不當(dāng)使桿式泵入井未座封不出液。

3.2 對(duì)策措施

（1）嚴(yán)把桿式泵入井關(guān)。一是對(duì)照桿式泵入井條件及選井要求，嚴(yán)格選井；二是準(zhǔn)確丈量下井油管桿數(shù)據(jù)，嚴(yán)格施工工序，確保施工質(zhì)量，避免井筒沖洗不徹底等造成的無(wú)效施工井次；三是現(xiàn)場(chǎng)檢查密封效果，確保密封合格。

（2）強(qiáng)化井筒配套。延長(zhǎng)桿式泵生產(chǎn)周期。一是在距井口25、50 m處、造斜點(diǎn)處配套扶正器；造斜點(diǎn)以下全部使用扶正桿；“狗腿度”大（≥ 3°/25m）的井段前后油桿上各接2個(gè)扶正器；在滑桿上第一根油桿接2個(gè)扶正器；二是選用多沉降旋流氣錨和激光割縫管，滿足桿式泵防氣和防砂需求。另外，選用桿式泵防噴泄油器。

（3）加強(qiáng)桿式泵入井后的管理措施。一是對(duì)桿式泵井掛牌管理；二是嚴(yán)格清防蠟、垢加藥制度，適當(dāng)增加加藥頻次，定期進(jìn)行熱洗；三是制定電流測(cè)試制度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常；四是根據(jù)不同區(qū)塊、油藏的結(jié)蠟、結(jié)垢周期，制定油管強(qiáng)制清蠟、垢檢串制度。

（4）在桿式泵下端增加一個(gè)桿式泵的扶正套，減少使用中泵的偏擺，減少偏擺引起的解封。

（5）對(duì)進(jìn)油接頭端面刺漏的問(wèn)題，可在進(jìn)油閥密封端面處增加紫銅墊圈或進(jìn)油閥座外徑表面增加“O”型橡膠密封圈井筒配套方案。

4 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

（1）通過(guò)對(duì)比78口老井下入桿式泵前后生產(chǎn)情況，在抽吸參數(shù)不變的情況下，單井產(chǎn)液量、產(chǎn)油量、含水均保持平穩(wěn)。

（2）對(duì)比45井次桿式泵檢泵作業(yè)，平均單井檢泵占井時(shí)間減少16 h，平均單井檢泵費(fèi)用減少0.6萬(wàn)元。

（3）根據(jù)桿式抽油泵的特點(diǎn)，入井時(shí)配套有防噴泄油器，在部分高液面井下泵過(guò)程中由于壓差較大，桿式泵坐封困難，可向油管內(nèi)灌水，平衡壓力后坐封，提高桿式泵坐封成功率；后期在低滲透油田使用桿式泵，可根據(jù)液面高低，考慮不下入防噴泄油器。

（4）在低滲透油田上，桿式抽油泵推廣效果較好，可持續(xù)推廣使用。

[1]渤海裝備新世紀(jì)機(jī)械制造公司.長(zhǎng)慶油田抽油泵應(yīng)用效果[G].長(zhǎng)慶桿式泵技術(shù)交流材料，2011.

[2]長(zhǎng)慶油田公司機(jī)械制造總廠.桿式泵技術(shù)培訓(xùn)材料[G].長(zhǎng)慶桿式泵技術(shù)交流材料，2012.

[3]桿式抽油泵定型技術(shù)規(guī)范[S].中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司設(shè)備管理處，2011

[4]長(zhǎng)慶油田公司第三采油廠.桿式泵采油技術(shù)應(yīng)用與改進(jìn)[G].第三采油廠2011年度油田開(kāi)發(fā)技術(shù)研討會(huì)材料匯編，2012