三元復合驅無間隙自適應防卡泵的研制與應用

徐金超 韓修廷， 李俊亮 李舉輝 程遠方

（1.中國石油大學石油工程學院，山東青島 266580；2.大慶油田有限責任公司技術發(fā)展部，黑龍江大慶 163453；3.大慶華創(chuàng)電子有限公司，黑龍江大慶 163316）

三元復合驅無間隙自適應防卡泵的研制與應用

徐金超1韓修廷1，2李俊亮2李舉輝3程遠方1

（1.中國石油大學石油工程學院，山東青島 266580；2.大慶油田有限責任公司技術發(fā)展部，黑龍江大慶 163453；3.大慶華創(chuàng)電子有限公司，黑龍江大慶 163316）

針對三元復合驅油井中泵筒及柱塞表面易結垢而導致漏失量大、泵效低、柱塞磨阻大、卡泵及油桿斷脫頻繁的問題，研制了無間隙自適應防卡泵。該裝置包括無間隙自適應柱塞泵以及無間隙自適應刮削器兩部分。柱塞泵利用液壓自封原理，采用復合密封結構，漏失量小，泵效高，不易結垢和砂卡；刮削器采用彈簧結構使得刮削器對泵筒直徑具有自適應功能，可實現(xiàn)對柱塞以上泵筒段無間隙有效刮垢，阻垢單向閥可以有效防止刮削器刮下來的垢顆粒的沉降，并隨著井內流體排出井外?，F(xiàn)場試驗表明，該裝置與常規(guī)柱塞泵相比檢泵周期由50 d左右提高到400 d左右，統(tǒng)計平均泵效由42.25%提高到63.32%，大大提高了經濟效益。

三元復合驅；無間隙；自適應；防卡泵；刮削器；延長檢泵周期

三元復合驅是油田持續(xù)穩(wěn)產的主要驅油技術，但由于舉升系統(tǒng)存在嚴重的結垢現(xiàn)象，造成了偏磨、泵漏失量大、泵效低、頻繁卡泵、油桿斷脫事故的發(fā)生，為此，研制了無間隙自適應防卡泵，該裝置主要包括無間隙自適應柱塞泵以及無間隙自適應刮削器兩部分。

1 構成

1.1 柱塞泵

為了充分減小漏失量，提高泵效，該柱塞采用復合密封，以液壓彈性密封為主，剛性密封為輔，液壓彈性密封主要包括膠套和密封環(huán)，膠套套在柱塞芯外壁上起到密封及傳遞壓力的作用，密封環(huán)在上沖程有液壓的過程中可以膨脹，緊壓泵筒實現(xiàn)密封，并且對泵筒內徑具有自適應功能，不易砂卡及結垢。密封單元結構短，短柱塞本身具有不易卡泵的特點。無間隙自適應柱塞兩端加有扶正器，起到減小偏磨及剛性輔助密封的作用。柱塞芯與膠套間留有一定間隙，解決了膠套在高溫油中溶脹推動密封環(huán)緊壓泵筒而導致載荷增大甚至卡泵的問題。見圖1。

圖1 無間隙自適應柱塞泵結構

1.2 刮削器

無間隙自適應刮削器（圖2）主要包括上、中、下連桿，刮削器，上、下接頭，阻垢單向閥。上、下接頭連接在連桿之間，刮削器套在連桿上，刮削器可在兩接頭之間滑動。上連桿上端由抽油桿螺紋連接抽油桿，下接頭由螺紋接無間隙自適應柱塞泵。

圖2 三元復合驅無間隙自適應刮削器結構

刮削器主要由中心體、限位器、扶正支撐體、刮削片、彈簧、壓帽組成，3個刮削片互成120°，軸向錯開一定距離，焊接在扶正支撐體上，以保證對泵筒周向360°內無死角刮垢，彈簧自由狀態(tài)時，刮削器的外徑大過泵筒內徑，工作時通過彈簧的徑向壓縮給泵筒內壁一定的壓力，實現(xiàn)了對泵筒直徑無間隙自適應刮垢（如圖3）。

阻垢單向閥套在總成下連桿上，阻垢單向閥上開有流體流道，保證流體的自由通過，上下沖程過程中，阻垢單向閥可在下接頭與下連桿斜面之間滑動。

圖3 刮削器

2 工作原理

上連桿上端接抽油桿，下連桿下端接無間隙自適應柱塞，上沖程時抽油桿帶動整個無間隙自適應柱塞在泵筒內運動，刮削片有效刮除泵筒內壁上的垢，此時阻垢單向閥坐在下連桿接頭斜面上，垢逐漸沉降到阻垢單向閥內，而不會繼續(xù)下沉；下沖程時，抽油桿向下運動，而阻垢單向閥在井內液體浮力作用下導致阻垢單向閥脫離開下連桿斜面，此時阻垢單向閥和下連桿之間有一定間隙，井內流體從此間隙和阻垢單向閥流道流過，刮下來的垢顆粒隨著井內流體流出井外（圖4）。

圖4 阻垢單向閥工作示意圖

3 技術特點

（1）無間隙自適應柱塞泵采用液壓密封，使得柱塞對泵筒具有自適應性，上沖程無漏失，下沖程無磨阻，泵效高，有效防止偏磨。

（2）無間隙自適應刮削器采用彈簧結構，使得刮削片對泵筒具有自適應性，可有效刮除柱塞運行上方的垢，有效防止卡泵的發(fā)生。

（3）采用阻垢單向閥可有效防止刮落的垢顆粒沉降，并隨著井內流體排出井外。

（4）該泵尤其適用于三元復合驅油井，大大延長了檢泵周期，提高了油井效益。

4 現(xiàn)場應用

目前，該三元復合驅無間隙自適應防卡泵總成已在國內幾個油田的三元復合油井上應用，均見到了提高泵效、延長檢泵周期的好效果。以大慶采油三廠弱堿復合驅A井為例說明該裝置總成的應用效果。

A井采用常規(guī)四級間隙整筒泵生產，日產液81.4 t/d，流壓 2.9 MPa，動液面 504 m，泵效 48.3%，見聚濃度1 127 mg/L，見堿濃度180 mg/L，使用80 d后出現(xiàn)卡泵現(xiàn)象，起出后發(fā)現(xiàn)柱塞嚴重結垢。

2010年10月30 日無間隙自適應防卡泵隨檢泵下入井內，下泵后工作較好，與換泵前普通的四級間隙整筒泵相比，日產液由81.4 t/d升至121.4 t/d，流壓由2.9 MPa降至1.08 MPa，液面由504 m降至874 m，泵效由49%增至57.3%。

2011年6月20 日因排量突然減低進行作業(yè)，檢泵發(fā)現(xiàn)：抽油桿在80根處斷；柱塞扶正段有沙子刮痕，密封段沒有任何損傷；柱塞扶正段有結垢現(xiàn)象，密封段沒有任何結垢；泵筒無垢；刮削片表面輕微磨損。

為繼續(xù)檢驗該泵的性能，將起出的無間隙自適應防卡泵重新下回原井中，用熱水將泵筒沖洗干凈后繼續(xù)下井使用，正常起抽生產。起抽后恢復正常生產，10天后產液量107.8 t/d，液面825.46 m。泵效仍然60%～70%；聚合物濃度1 500 mg/L，見堿濃度300 mg/L，截至2012年12月底，該泵已累計正常工作400多天。

5 結論

三元復合驅無間隙自適應刮削泵液壓自密封結構可實現(xiàn)對泵筒自適應密封，刮削器可有效刮垢，解決了三元復合驅油井結垢而導致卡泵的生產難題，而且泵效高，操作簡單，大大延長了檢泵周期，提高了泵效油井經濟效益。

［1］ 劉東升，李金玲，李天德，等.強堿三元復合驅硅結垢特點及防垢措施研究［J］.石油學報，2007，28（5）：139-145.

［2］ 呂剛.油井防垢泵的研制與應用［J］.內蒙古石油與化工，2010（22）：17-19.

［3］ 宋開利，曹雪梅，何牛仔，等.長柱塞式防砂泵現(xiàn)場試驗效果及評價［J］.石油鉆采工藝，2000，22（3）：74-76.

［4］ 陳慶云，祝令湖，付合適，等.自旋式防砂泵的研制與應用［J］.石油礦場機械，2005，34（2）：45-81.

Development and application of seamless self-adaptive anti-stuck pump in alkaline-surfactant-polymer (ASP) flooding

XU Jinchao1, HAN Xiuting1,2, LI Junliang2, LI Juhui3, CHEN Yuanfang1
（1. School of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Qingdao266580,China;2. Technology Development Department,Daqing Oilfield Company Ltd.,Daqing163453,China;3. Daqing Huachuang Electronics Company Limited,Daqing163316,China）

A newly seamless self-adaptive anti-jamming pump was developed to solve the problems of large amounts of leakage,low pump efficiency, great friction resistance, stuck pump and sucker rod breaking off frequently which resulted from the fouling easily deposited on the surface of pump barrel and plunger in oil well with Alkaline-Surfactant-Polymer (ASP) flooding. That device includes seamless self-adaptive plunger pump and seamless self-adaptive scraper. Hydraulic self-sealing principle and composite sealing structure were employed onto the plunger pump to realize low leakage volume, high pumping efficiency, little or no fouling and sand sticking;meantime, the spring structure was adopted to make that the scraper was self-adaptive to the pump barrel diameter and scraping seamlessly and effectively on the pump barrel section above the plunger, otherwise, fouling inhibition on-way valve can effectively prevents scale particles scraped by scraper from subsiding and flow out of the well with fluid. The field test showed that pump inspection period by using this device extended to 400 days from 50 days of the conventional plunger pump, the statistical average pump efficiency enhanced from 42.25% to 63.32%，improving economic benefits of oil well greatly.

ASP flooding; seamless; self-adaptive; anti-stuck pump; scraper; prolong the pump inspection period

徐金超，韓修廷，李俊亮，等.三元復合驅無間隙自適應防卡泵的研制與應用 ［J］.石油鉆采工藝，2013，35（4）：106-107，110.

TE934

：B

1000–7393（2013） 04–0106–02

徐金超，1984年生。主要從事采油機械及鉆井等方面的技術研究工作。E-mail：xujinchao2005@163.com。

2012-08-21）

〔編輯 景 暖〕