油井高效舉升配套工藝與合理匹配探究

郭祥

摘要：針對(duì)低產(chǎn)油井普遍存在供排不平衡、泵效低以及桿管偏磨突出等問題，研究開發(fā)了以小直徑抽油泵、抽油桿防失穩(wěn)技術(shù)、桿管減磨接箍技術(shù)和低產(chǎn)井優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)等為主的低產(chǎn)井有桿泵高效舉升配套工藝。采用該配套工藝既能充分發(fā)揮和協(xié)調(diào)油層的供液潛力及抽油設(shè)備的排液能力，又可以解決桿管失穩(wěn)彎曲造成的桿柱沖程損失及偏磨問題，實(shí)現(xiàn)了小直徑抽油泵的連續(xù)高效舉升?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，采用該配套工藝，抽油泵平均泵效提高18%，免修期延長(zhǎng)8月以上，收到良好應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：桿管偏磨；高效舉升；供排協(xié)調(diào)；配套工藝

目前隨著開發(fā)的不斷深入，日產(chǎn)液低的井?dāng)?shù)逐年增多，泵效低、桿管偏磨突出是該類油井面臨的主要問題。常規(guī)抽油泵由于受泵的結(jié)構(gòu)及加工技術(shù)的限制，泵徑不能做得更小，排量與油井供液不匹配；同時(shí)，抽油泵的下泵深度又受到泵徑的限制，導(dǎo)致抽油系統(tǒng)供、排油不協(xié)調(diào)，“大馬拉小車”的問題突出。如何有效地挖掘該類油井的潛力，使油井的產(chǎn)量與開采設(shè)備、生產(chǎn)參數(shù)處于最佳匹配狀態(tài)，達(dá)到低能高產(chǎn)的目標(biāo)是當(dāng)前開發(fā)生產(chǎn)工作的重點(diǎn)。

1 技術(shù)研究

1.1小直徑抽油泵

小直徑抽油泵改變了抽油泵的進(jìn)排油方式，將游動(dòng)閥組設(shè)計(jì)在泵筒外，固定在泵筒的下端，使其閥球直徑不受泵徑限制，可增大閥球直徑，加大油流通道。此外，閥球質(zhì)量的增加使得閥球關(guān)閉及時(shí)，工作靈活，增加了抽油泵的可靠性。小直徑抽油泵主要由柱塞、泵簡(jiǎn)、加長(zhǎng)筒、進(jìn)油閥組和出油閥組等組成，上沖程時(shí)，抽油桿柱帶動(dòng)柱塞上行，柱塞下部的空腔體積增大，其腔內(nèi)的壓力下降，進(jìn)油閥打開，井內(nèi)原油經(jīng)進(jìn)油閥和出油閥的側(cè)面通道進(jìn)入柱塞下部的空腔內(nèi)。下沖程時(shí)，柱塞下部的空腔體積減小，其腔內(nèi)的壓力上升，進(jìn)油閥關(guān)閉，空腔內(nèi)的原油經(jīng)出油閥的側(cè)面通道向下流動(dòng)，再?gòu)某鲇烷y的中部向上打開出油閥排至油管，然后被排到地面。

1.2抽油桿防失穩(wěn)技術(shù)

低產(chǎn)油井大都供液不足，需要深抽，而下部抽油桿柱失穩(wěn)彎曲是造成桿柱沖程損失及桿管偏磨的直接原因?？朔橛蜅U下行阻力，消除振動(dòng)載荷的影響，要從抽油桿集中加重和抽油桿緩沖補(bǔ)償2方面入手，才能有效解決抽油桿失穩(wěn)的問題。

1.2.1抽油桿集中加重技術(shù)

有桿泵在抽油過(guò)程中，抽油泵活塞下行過(guò)程中由于受阻力的影響，導(dǎo)致下部抽油桿柱失穩(wěn)彎曲，造成桿管偏磨，摩擦阻力增加。抽油桿集中加重技術(shù)就是在抽油桿底部采用防偏磨加重抽油桿，降低中和點(diǎn)的位置，以解決抽油桿失穩(wěn)問題。防偏磨加重抽油桿主要由中心桿、加重外管和防磨滑套等組成，加重外管套裝在中心桿外，防磨滑套套裝在加重外管外。防偏磨加重抽油桿位于桿柱的最下端，抽油時(shí)，中心桿承受載荷，外管起到加重的作用，中心桿受拉扶正外管，提高了桿柱的穩(wěn)定性。同時(shí)外管的重力通過(guò)上管壓下管的方式向下傳遞，集中加到抽油泵活塞上，使抽油桿柱的中和點(diǎn)下移，以解決抽油泵活塞下行阻力造成的下部抽油桿柱失穩(wěn)彎曲及桿管偏磨問題。

1.2.2抽油桿緩沖補(bǔ)償技術(shù)

抽油桿緩沖補(bǔ)償技術(shù)主要是采用抽油桿補(bǔ)償器來(lái)解決振動(dòng)載荷造成的桿柱失穩(wěn)彎曲及桿管偏磨問題。抽油桿補(bǔ)償器主要由上接頭、中心桿、外筒和下接頭組成。上接頭與中心桿連接，外筒套裝在中心桿外，外筒與中心桿之間可以相對(duì)滑動(dòng)。抽油桿補(bǔ)償器連接在抽油桿柱的失穩(wěn)部位，抽油桿失穩(wěn)彎曲之前，外筒與中心桿之間相對(duì)滑動(dòng)，抽油桿柱的彈性勢(shì)能通過(guò)抽油桿補(bǔ)償器轉(zhuǎn)化為抽油桿柱的重力勢(shì)能，使抽油桿失穩(wěn)彎曲的彈性力得到釋放，進(jìn)而提高抽油桿柱的穩(wěn)定性。同時(shí)在液體阻尼的作用下，抽油桿柱上的振動(dòng)載荷快速衰減，抽油桿柱不會(huì)失穩(wěn)，抽油桿與油管之間也不會(huì)產(chǎn)生接觸壓力，從而防止抽油桿與油管之間的偏磨。

1.3桿管減磨接箍技術(shù)

低產(chǎn)油井中，除了抽油桿應(yīng)用常規(guī)抗磨副減輕本體偏磨外，油管端部、抽油桿接箍磨損也比較突出。因此，研制了抽油桿、油管減磨接箍，解決了因油管、抽油桿接箍磨損造成的管桿失效問題。

1.3.1抽油桿減磨接箍

抽油桿減磨接箍是在普通抽油桿接箍表面熔結(jié)高強(qiáng)度非金屬材料，該材料主要由高強(qiáng)度碳纖維及石墨等材料熔結(jié)而成，具有強(qiáng)度高、耐腐蝕和摩擦因數(shù)低的特點(diǎn)，與普通油管配套使用，能有效保護(hù)油管免受磨損。

1.3.2油管減磨接箍

針對(duì)油管端部磕碰磨損問題，對(duì)油管接箍?jī)?nèi)表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了圓滑過(guò)渡設(shè)計(jì)，內(nèi)孔尺寸設(shè)計(jì)為硒lmm，并對(duì)內(nèi)表面進(jìn)行了硬化光潔處理。當(dāng)抽油桿接箍經(jīng)過(guò)油管端部時(shí)，因有油管減磨接箍的扶正和圓滑過(guò)渡設(shè)計(jì)，能有效消除抽油桿接箍與油管端部的碰撞和切屑磨損，大大減緩桿管接箍的磨損。

1.4低產(chǎn)井優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

低產(chǎn)井液面低、泵掛深，桿柱承受載荷加大，抽油桿斷脫和生產(chǎn)故障率增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，油田近三年因桿柱斷脫造成檢泵326井次。為此，研制了低產(chǎn)井有桿泵優(yōu)化軟件。在油井產(chǎn)能分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行舉升工藝設(shè)備適應(yīng)性分析和生產(chǎn)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有油井不動(dòng)管桿柱的抽汲參數(shù)調(diào)整和新井或措施井抽油設(shè)備選擇與抽汲參數(shù)設(shè)計(jì)2大計(jì)算功能，并實(shí)現(xiàn)了加重桿、補(bǔ)償器和減磨接箍安裝位置的優(yōu)化設(shè)計(jì)，具體程序框圖見圖1。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1小直徑抽油泵技術(shù)

改變抽油泵的進(jìn)排油方式，將游動(dòng)閥組設(shè)計(jì)在泵筒外，固定在泵筒的下端，其閥球直徑不受泵徑限制，在增大閥球直徑、加大油流通道的同時(shí)，可形成更小直徑抽油泵，進(jìn)一步加深泵掛，對(duì)低產(chǎn)井有更好的適應(yīng)性。

2.2抽油桿防失穩(wěn)技術(shù)

防偏磨加重抽油桿和抽油桿補(bǔ)償器綜合應(yīng)用，克服了抽油桿柱下行阻力，改善了桿柱的受力狀況，減輕桿柱的失穩(wěn)彎曲，消除振動(dòng)的影響，有效地解決了抽油桿柱失穩(wěn)的問題。

2.3防偏減磨技術(shù)

抽油桿減磨接箍無(wú)活塞疊加效應(yīng)，摩擦因數(shù)小，不增加下行阻力。油管減磨接箍最小內(nèi)徑為61 mm，表面鎳磷鍍精化處理后抗磨防腐。桿管減磨接箍的配套應(yīng)用，使抽油桿與油管從本體與連接處更大限度地限制了偏磨。

3 結(jié) 論

（1）采用低產(chǎn)井有桿泵高效舉升配套工藝技術(shù)既解決了“大馬拉小車”的問題，又充分利用了能源，達(dá)到了節(jié)能降耗和防偏減磨的目的，促進(jìn)了采收率的提高。（2）該配套工藝技術(shù)在低產(chǎn)井中應(yīng)用良好，在加深泵掛的同時(shí)，采取有效的防偏磨油井治理措施，提高了泵效，延長(zhǎng)了油井免修期。（3）該配套工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了低產(chǎn)井的有桿泵小排量連續(xù)舉升，充分發(fā)揮和協(xié)調(diào)了油層的供液潛力及抽油設(shè)備的排液能力，滿足低產(chǎn)井高效舉升的要求，拓展了有桿泵的應(yīng)用范圍。

參考文獻(xiàn)

[1] 郝忠獻(xiàn)，耿莉，呂增烈，張立新，雷德榮. 高溫采油泵舉升技術(shù)試驗(yàn)研究[J]. 石油礦場(chǎng)機(jī)械.2016（01）

（作者單位：遼河油田金海采油廠）