稀油強(qiáng)啟閉抽油泵的研制及在河南油田的應(yīng)用

喬榮娜,侯雙亮,胡英才,仵　偉,趙　娜,楊柏陽

(1.中國石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南南陽 473132；2.中國石化河南油田工程公司國際公司)

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稀油強(qiáng)啟閉抽油泵的研制及在河南油田的應(yīng)用

喬榮娜1,侯雙亮1,胡英才1,仵偉2,趙娜1,楊柏陽1

(1.中國石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南南陽 473132；2.中國石化河南油田工程公司國際公司)

針對河南油田部分稀油水平井、大斜度井地層能量弱、動液面低、產(chǎn)液量低，目前在用的管式泵無法下至井斜角超過65°以上井眼的問題，研制了稀油強(qiáng)啟閉抽油泵。該泵泵筒采用過橋泵結(jié)構(gòu)，適應(yīng)下深需求；游動閥采用強(qiáng)啟閉拉桿結(jié)構(gòu)，固定閥采用球閥串桿并上下扶正的結(jié)構(gòu)，不受井斜角的影響，可適應(yīng)90°井斜角。截至2014年6月，該泵在河南油田現(xiàn)場應(yīng)用15口井，井斜角最大81°，生產(chǎn)時間最長26個月，有效滿足了低液面大斜度井、水平井的舉升需求。

河南油田；稀油水平井；強(qiáng)啟閉抽油泵

目前河南油田東部稀油水平井多采用斜井泵(適應(yīng)井斜角在65°以內(nèi))舉升[1], 春光油田水平井采用φ44、φ56管式泵舉升(適應(yīng)井斜角在45°以內(nèi))。在河南油田東部開井的34口稀油水平井日均產(chǎn)液15 t以下的油井有19口，其中有16口井日均產(chǎn)液在10 t以下；部分油井地層本身能量較弱，雖采取了壓裂、酸化等技術(shù)措施，但是效果不明顯；部分井動液面較低，需要加深泵掛；春光油田出砂、結(jié)蠟問題較嚴(yán)重，采油速度高，無能量補(bǔ)充情況下，動液面降低，也需要加深泵掛；加大下泵深度、沉沒度，可從一定程度上增大產(chǎn)液量。為此，需要研制可適應(yīng)井斜角較大的強(qiáng)閉抽油泵，并配套相應(yīng)的桿管優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，滿足水平井、大斜度井高效舉升的要求。

1　結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1結(jié)構(gòu)

稀油強(qiáng)啟閉抽油泵的設(shè)計主要考慮以下幾個方面：①泵掛處大井斜角時，泵閥啟閉及時，不產(chǎn)生徑向漂移，不存在閥與閥座處液體漏失現(xiàn)象；②泵掛處井斜角較大時，柱塞與泵筒之間偏磨不嚴(yán)重，不會出現(xiàn)柱塞卡泵及柱塞與泵筒之間漏失現(xiàn)象；③在動液面較低、加深泵掛情況下，泵筒強(qiáng)度能夠承受上部液柱壓力，泵筒不變形；④具有一定防砂功能。

該泵是在過橋泵的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來，主要由泵筒、兩級強(qiáng)啟閉游動閥、浮動柱塞、固定閥總成、上下接頭等構(gòu)成(圖1)。泵筒采用過橋泵形式，以適應(yīng)下深對泵筒強(qiáng)度要求。

圖1　稀油強(qiáng)啟閉抽油泵結(jié)構(gòu)圖

(1)柱塞采用強(qiáng)啟閉多級浮動柱塞，各密封單元與閥桿及桿柱之間處于游離狀態(tài)，桿柱的偏心力作用在扶正器上，由扶正器承受偏磨，可有效避免各密封單元的偏磨。

(2)游動閥采用強(qiáng)啟閉結(jié)構(gòu)，在拉桿拉力作用下，游動閥與游動閥座強(qiáng)制閉合與開啟；同時柱塞上加有扶正結(jié)構(gòu)，防止井斜角較大時柱塞與泵筒偏磨[2]。

(3) 固定閥串在扶正桿上，扶正桿的上下均有扶正環(huán)，使得扶正桿只能在軸線方向運行，間接對固定閥扶正，避免了固定閥的徑向漂移；在固定閥罩上面加彈簧，下行程輔助固定閥下行[3-4]。

(4) 防砂卡機(jī)構(gòu)在各密封單元上端出油孔處加工杯形刮砂角，可對進(jìn)入的砂粒進(jìn)行刮拭、沖刷，以減少砂卡[5]。

1.2工作原理

上沖程：抽油桿帶動柱塞上行，出油閥在柱塞拉桿作用下，與浮動上柱塞的出油閥罩密封上行，井口排出液體；泵筒內(nèi)空間變大，壓力變小，在沉沒度壓力與泵筒內(nèi)壓力的壓差作用下，固定閥開啟，井筒內(nèi)液體進(jìn)入泵筒。

下沖程：柱塞下行，固定閥在液柱壓力與復(fù)位彈簧作用下及時關(guān)閉，上部液柱壓力作用在柱塞上(液壓反饋力)；出油閥與出油閥罩脫開，泵筒內(nèi)體積減小，壓力增大，上柱塞下部液體通過出油閥進(jìn)入柱塞上部，液體排出。有相當(dāng)于沖程長度的一段光桿進(jìn)入油管，所以將排擠出相當(dāng)于這段光桿體積的液體。

井斜角較大甚至在水平段時，固定閥串在扶正桿上，在上下扶正環(huán)的扶正限位作用下，只能沿著泵筒軸線上下運動，不會出現(xiàn)徑向漂移，造成密封不嚴(yán)。

2　技術(shù)特點

(1)游動閥強(qiáng)啟強(qiáng)閉。游動閥為強(qiáng)制啟閉結(jié)構(gòu)，兩級游動閥串在拉桿上，上行程，游動閥被上提，強(qiáng)制關(guān)閉；下行程，桿柱下行，游動閥強(qiáng)制開啟。不需要液體壓力，適應(yīng)最大井斜角90°。

(2)固定閥扶正效果好。固定閥罩串在桿上，扶正桿上下均有扶正環(huán)，保證扶正桿和固定閥沿泵筒軸線運行有效，防止閥球漂移；同時，復(fù)位彈簧可以起到一定的扶正及強(qiáng)制回位作用。

(3)防偏磨效果好。該泵柱塞為兩級浮動柱塞，柱塞與泵筒始終同軸，拉桿上有扶正塊，保證拉桿居中，有效防止井斜較大時柱塞與泵筒之間的偏磨。

(4)該泵具有φ56 mm，φ44 mm，φ38 mm等不同泵徑系列，可以適應(yīng)不同排量要求。

3　現(xiàn)場應(yīng)用

該泵目前在河南油田現(xiàn)場應(yīng)用15口井，井斜角最大81°，因地質(zhì)原因需補(bǔ)孔的油井除外，正常生產(chǎn)井生產(chǎn)時間均在1年以上，生產(chǎn)時間最長26個月。

泵效方面，由于大部分試驗井供液能力較弱，動液面低，泵的沉沒度僅有幾十米，泵效較低(9%～31%)。以趙安平7井為例。該井2012年4月下入φ57 mm稀油水平泵，泵掛斜深1 240.31 m，垂深1 062 m，井斜角76°，4月16日開抽，截至目前已累計生產(chǎn)2年多。該井動液面1 160～1 240 m，由于沉沒度較低，泵效12%左右，具體情況見表1。

表1　趙安平7井生產(chǎn)數(shù)據(jù)

在動液面高、供液充足時，泵效40%～60%，以南79-平5井為例。該井為2013年新投水平井，5月份下入φ57 mm稀油水平泵，泵掛斜深1 708.13 m，垂深1 633 m，井斜角74°。2013年5月11日開抽，沖程3.6 m，沖次由4次調(diào)高至6次。截至2013年5月10日累計生產(chǎn)1年，泵效40%～60%,具體情況見表2。

表2　南79-平5井生產(chǎn)數(shù)據(jù)

4　結(jié)論及認(rèn)識

(1)稀油強(qiáng)啟閉抽油泵游動閥強(qiáng)啟強(qiáng)閉，固定閥扶正效果好，可在井斜角90°以內(nèi)任意穩(wěn)斜段穩(wěn)定工作。

(2)稀油強(qiáng)啟閉抽油泵防偏磨效果好。柱塞為兩級浮動柱塞，柱塞與泵筒始終同軸，拉桿上有扶正塊，保證拉桿居中，有效地防止了井斜角較大時柱塞與泵筒之間的偏磨。

(3)該泵在河南油田現(xiàn)場試驗15口井，較好地滿足了動液面較低的水平井、大斜度井舉升要求，尤其在井斜角超過65°、動液面低、斜井泵無法工作時，可通過使用該泵，持續(xù)提高油井產(chǎn)量。

[1]閻洪彬，劉景三，劉峰，等.在井斜60°以上井段實現(xiàn)有桿泵抽油[J].石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2002,26(3):41-45.

[2]張延水，宋念友.抽油泵游動閥改進(jìn)設(shè)計[J].石油礦場機(jī)械，2009,38(10)：57-59.

[3]焦麗穎，王洪寶，田榮恩,等.采用半球形柱塞閥的新型斜井抽油泵[J].石油機(jī)械，31(6)：35-36.

[4]李巍,曹剛.彈簧復(fù)位閥罩導(dǎo)向抽油泵泵閥的設(shè)計研究[J].石油機(jī)械，2004，32(5)：45-46.

[5]李小龍，陳松岳，高軍,等.長柱塞防砂卡抽油泵礦場應(yīng)用效果及評價[J].石油機(jī)械，1990,27(5)：36-38.

編輯：劉洪樹

1673-8217(2016)04-0134-02

2016-03-20

喬榮娜，工程師，1979年生，2003年畢業(yè)于鄭州輕工業(yè)學(xué)院，現(xiàn)從事采油工程研究工作。

TE355.52

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