出砂油井抽油管柱技術(shù)的研究與應(yīng)用

摘 要：文章針對(duì)當(dāng)前防砂（卡）泵防砂卡能力弱、普遍存在沉砂卡泵的問(wèn)題，研究設(shè)計(jì)出一種防砂卡抽油管柱。該管柱將一種動(dòng)筒式防砂抽油泵與交叉通道、防砂篩管及沉砂管連接。將篩管擋砂、環(huán)空沉砂、動(dòng)筒泵抗砂卡3種方式集于一體，實(shí)現(xiàn)最終抗砂卡的目的。

關(guān)鍵詞：抽油管柱；應(yīng)用；動(dòng)筒防砂泵；砂卡；防砂篩管；脫接器

中圖分類號(hào)：E21B43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）3-0041-02

1 技術(shù)思路

油井砂卡是因?yàn)橐毫魃仙俣刃∮谏傲Ｔ谝毫髦械淖杂沙两邓俣龋斐缮傲３练e在泵內(nèi)而發(fā)生卡泵，或者是在油井停抽時(shí)，采出液中的砂粒自由沉降在泵上造成卡泵。要防止砂卡，一種措施是減少進(jìn)泵液體的含砂量，如目前的各類防砂和泵下接砂錨；另一種措施是減少或防止進(jìn)泵后的砂粒在泵上沉積，如各類防砂泵。出砂油井抽油管柱是從防止砂卡的兩方面入手，二者有機(jī)結(jié)合，提高管柱的抗砂能力。

2 管柱結(jié)構(gòu)工藝原理及技術(shù)特點(diǎn)

2.1 管柱結(jié)構(gòu)

出砂油井抽油管柱由動(dòng)筒式防砂泵、激光割縫篩管、中心管、釋放管、釋放接頭、卸油器、脫接器、扶正體、連接體構(gòu)成。

2.2 工藝原理

按設(shè)計(jì)方案下入出砂油井抽油管柱，抽油時(shí)含砂液體首先通過(guò)割縫篩管，大于割縫篩管割縫寬度的砂粒被擋在泵外，沉入沉砂口袋，小于割縫篩管寬度的砂粒經(jīng)割縫篩管進(jìn)入泵內(nèi)。進(jìn)入泵腔內(nèi)的砂粒在特殊結(jié)構(gòu)的柱塞作用下不會(huì)在泵腔沉積，隨液流經(jīng)游動(dòng)凡爾排出泵外進(jìn)入油管，在流動(dòng)液體的作用下，部分砂粒排出油管，粒徑較大的砂粒沉積下來(lái)經(jīng)泵筒與外管的環(huán)行空間沉入沉砂管，這樣保證了油井即使在停抽的情況下也不會(huì)發(fā)生卡泵現(xiàn)象，保證了油井在出砂比較嚴(yán)重的情況下也能正常生產(chǎn)。

2.3 技術(shù)特點(diǎn)

①管柱集管外防砂和管內(nèi)沉砂于一體，具有很強(qiáng)的抗砂卡能力。②改變割縫篩管的割縫寬度，可擋住不同粒徑的砂。具有很強(qiáng)的適用性。③對(duì)地層無(wú)傷害，尤其對(duì)低壓出砂油井的防砂智力更具優(yōu)勢(shì)。④管柱具有卸油裝置，可實(shí)現(xiàn)無(wú)污染作業(yè)。

3 主要配套工具

3.1 動(dòng)筒式防砂泵

動(dòng)筒式防砂泵主要由外管、泵筒、柱篩、交叉流道、吸入閥、排出閥構(gòu)成。

3.1.1 主要特點(diǎn)：

①該泵徹底堵死了泵上沉砂進(jìn)入泵腔的通道，解決了泵上沉砂而造成的卡泵問(wèn)題。②柱塞兩端設(shè)計(jì)具有等徑刮砂杯結(jié)構(gòu)，保證了泵筒與柱塞在“無(wú)砂”條件下運(yùn)動(dòng)，改善了泵的工作環(huán)境，提高泵的使用壽命。③系統(tǒng)采用大流道、流線型設(shè)計(jì)，并采用硬質(zhì)合金球和球座，提高了凡爾系統(tǒng)的耐磨性，有利于提高整個(gè)管柱的使用壽命。

3.1.2 主要技術(shù)參數(shù)如下表1所示：

3.2 激光割縫篩管

激光割縫篩管起擋砂作用，將大于割縫篩管寬度的砂粒檔在篩管外，減少進(jìn)泵的砂量；同時(shí)液體經(jīng)過(guò)篩管進(jìn)入泵內(nèi)。

激光割縫篩管的技術(shù)參數(shù)：

①材質(zhì)為N80鋼材，符合GB 699-88優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼質(zhì)量和一般技術(shù)條件；②縫體均勻，截面為矩形或錐度梯形；③管體表面規(guī)則，平整度好，拋光處理；④篩管管身抗拉極限載荷應(yīng)滿足Ⅰ型大于500 KN，Ⅱ型大于400 KN。

激光割縫篩管規(guī)格如下表2所示：

3.3 泄油器

泄油器由本體、芯軸、漲套、剪套、泄油套、絲堵和接箍構(gòu)成，其作用是連通油套，將油管內(nèi)的原油泄入井里。工作原理是：檢泵時(shí)，上體抽油桿，漲套通過(guò)剪套時(shí)剪套將泄油套剪斷，油、套連接，管內(nèi)原油經(jīng)泄油孔泄入井里，改善井口工作條件，減少地面污染，實(shí)現(xiàn)環(huán)保作業(yè)。

泄油器主要技術(shù)參數(shù)如下表3所示：

3.4 脫接器

脫接器由鎖緊爪簧、鎖緊套、芯軸、彈簧和上、下接頭組成，其作用是將泵筒與抽油桿連接起來(lái)，工作原理是：鎖緊爪簧與第一根抽油桿連接，對(duì)接時(shí)，鎖緊爪簧在鎖緊滑套喇叭口的導(dǎo)向作用下，鎖緊爪簧沿芯軸導(dǎo)向向下滑移并開始徑向變形，壓縮彈簧推動(dòng)鎖緊滑套下移一定距離后，鎖緊滑套在本身彈力和錐面推力作用下迅速恢復(fù)原形，同時(shí)鎖緊滑套在彈簧力的作用下迅速套住鎖爪，使抽油桿與泵筒對(duì)接為一體。檢泵時(shí)，上提抽油桿到釋放頭時(shí)，壓縮彈簧使其相對(duì)芯軸向下滑移一定距離后鎖緊爪簧和芯軸脫開起出桿柱。

脫接器技術(shù)參數(shù)如下表4所示：

4 技術(shù)要求

①下井管柱必須清潔，沒(méi)有雜質(zhì)；②管柱丈量準(zhǔn)確，誤差不超過(guò)0.5 m；③要求必須用通管規(guī)通油管；④絲堵和尾管必須上緊，不能泄漏；⑤泵不碰撞損壞。

5 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)效果分析

7 結(jié) 論

①出砂油井抽油管柱配套工具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，尤其是動(dòng)筒式防砂泵結(jié)構(gòu)獨(dú)特、新穎，具有防砂卡功能；②出砂油井抽油管柱成功地將防砂篩管用于具有防砂結(jié)構(gòu)的防砂泵上，屬國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)；③出砂油井抽油管柱徹底解決了以往各種防砂泵防砂卡性能差的問(wèn)題；④改變割縫篩管的割縫寬度，可擋住不同粒徑的砂粒；同時(shí)該泵采用高性能的材質(zhì)，進(jìn)一步提高了管柱的抗砂卡能力，提高了管柱的使用壽命，具有廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 白振國(guó)，徐德奎.軟密封柱塞防偏磨抽油管柱設(shè)計(jì)[J].油氣田地面工程，2005，（11）.