開啟固定閥球泄油式可泄油抽油泵的研究與應(yīng)用

于海山 董乾虎 王亞軍 于國江

（1.大慶油田有限責(zé)任公司第八采油廠；2.中石化勝利石油工程有限公司測井公司）

抽油泵是原油舉升的重要井下工具，當(dāng)抽油泵出現(xiàn)故障時(shí)需要將其從千米深的井筒中取出。此過程中，油管內(nèi)存儲的大量原油會帶至地面，易造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)[1-3]?，F(xiàn)場主要采用防滲布圍擋和應(yīng)用污油回收設(shè)備等環(huán)保施工措施，但成本投入大、效果不理想[4-6]。為實(shí)現(xiàn)原油不出井筒，從源頭減少污油產(chǎn)生量，試驗(yàn)應(yīng)用了井下泄油器，但出現(xiàn)了泄油孔密封漏失、泄油不完全、成本高等問題，如何用小成本的投入換來安全可靠的泄油技術(shù)，已經(jīng)成為環(huán)保作業(yè)迫切需要解決的重大技術(shù)難題[7]。

因此，從抽油泵運(yùn)行原理出發(fā)，進(jìn)行了可泄油抽油泵的研制，通過雙固定閥設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)泵身不開孔泄油，并可以對現(xiàn)有抽油泵進(jìn)行改裝，技術(shù)可靠、成本低廉，為低滲透油田清潔作業(yè)技術(shù)提供了井下技術(shù)參考[8-10]。

1 技術(shù)原理

1.1 結(jié)構(gòu)組成

該抽油泵將固定閥總成部分采用雙固定閥球的錐臺式設(shè)計(jì)，分離進(jìn)油通道與泄油通道，在起油管前通過實(shí)施油管正打壓操作，開啟錐臺筒下部固定閥球，實(shí)現(xiàn)原油完全泄出，達(dá)到原油不出井筒的目的。雙固定閥球錐臺型可泄油抽油泵結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 雙固定閥球錐臺型可泄油抽油泵結(jié)構(gòu)

1.2 工作原理

錐臺筒內(nèi)上固定閥球控制抽油泵正常生產(chǎn)時(shí)的進(jìn)油通道，正常開啟與坐封；下固定閥球坐封井下作業(yè)時(shí)的泄油通道，在井下作業(yè)起抽油桿操作后，利用水泥車對油管正打壓到一定壓力后開啟泄油。銷釘?shù)募魯鄩毫?5 MPa，當(dāng)水泥車打壓壓力加上油管與油套環(huán)空壓力差達(dá)到25 MPa 時(shí)，銷釘剪斷，下固定閥座、下固定閥球、下固定閥球壓帽落到空心絲堵上，連通油套環(huán)空，油管內(nèi)原油通過錐臺筒泄油通道、空心絲堵中心通道泄入井筒內(nèi)，固定閥總成部分結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 固定閥總成部分結(jié)構(gòu)

1.3 技術(shù)特點(diǎn)

在設(shè)計(jì)上固定閥球可開啟泄油式抽油泵，針對井下作業(yè)過程中起油管原油帶出地面問題，設(shè)計(jì)可泄油抽油泵，將原油泄入井筒內(nèi)不帶出井筒；針對現(xiàn)場試驗(yàn)應(yīng)用的井下泄油器無法完全泄油及泄油孔密封不嚴(yán)的問題，從固定閥球坐封的根源出發(fā)，設(shè)計(jì)了固定閥球可開啟泄油式抽油泵，解決無法泄油問題；創(chuàng)新設(shè)計(jì)了雙固定閥球錐臺型結(jié)構(gòu)，通過開啟抽油泵下固定閥球?qū)崿F(xiàn)完全泄油，并減少了添加井下泄油工具所帶來的成本問題。

因此，固定閥球可開啟泄油式抽油泵與常規(guī)抽油泵相比，最突出的特點(diǎn)是通過開啟固定閥球泄油的雙固定閥球錐臺型結(jié)構(gòu)，通過固定閥球坐封泄油通道，利用油管正打壓的方式開啟下部固定閥球?qū)崿F(xiàn)完全泄油，兩種抽油泵固定閥部分對比見圖3。主要技術(shù)效果如下：抽油泵下部固定閥球在正常生產(chǎn)時(shí)，嚴(yán)密坐封錐臺筒泄油通道（A）；井下作業(yè)時(shí)，錐臺筒內(nèi)的銷釘在壓力達(dá)到25 MPa 壓力后，瞬間剪斷；原油完全泄出油管及泵筒。

圖3 兩種抽油泵固定閥部分對比

2 現(xiàn)場試驗(yàn)應(yīng)用

為測試錐臺筒內(nèi)銷釘?shù)募魯鄩毫?，進(jìn)行了室內(nèi)打壓試驗(yàn)。將機(jī)加的錐臺型雙固定閥替換現(xiàn)有抽油泵的固定閥部分，完成固定閥球可開啟泄油式抽油泵改裝。對該可泄油抽油泵進(jìn)行室內(nèi)打壓試驗(yàn)，在壓力達(dá)到25.1 MPa 壓力后，錐臺筒內(nèi)的銷釘瞬間剪斷從而實(shí)現(xiàn)泄油，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

固定閥球可開啟泄油式抽油泵室內(nèi)試驗(yàn)成功后，現(xiàn)場試驗(yàn)應(yīng)用了2 口井，應(yīng)用后該抽油泵運(yùn)行情況穩(wěn)定。

對其中1 口井運(yùn)行1 個(gè)月后，進(jìn)行了開啟固定閥球泄油試驗(yàn)。該井試驗(yàn)前功圖正常，動液面1 103 m，沉沒度351 m。試驗(yàn)過程中，在該井起出抽油桿及柱塞后，對油管正打壓19 MPa 后，坐封泄油通道的固定閥球開啟泄油，起油管過程中無污油帶出，起抽油泵時(shí)泵內(nèi)無污油，實(shí)現(xiàn)了污油完全泄入井筒的目的。對油管正打壓19 MPa 才開啟下部坐封泄油通道的固定閥球，說明在停井過程中動液面有所上升，核算銷釘剪斷壓力在25 MPa左右。

現(xiàn)場試驗(yàn)效果反映，該泵能夠?qū)崿F(xiàn)原油完全泄入井筒內(nèi)，平均單井少產(chǎn)生污油4.7 m3，節(jié)約罐車1臺班，節(jié)約作業(yè)時(shí)間5.5 h，節(jié)約防滲布760 元，節(jié)約處理費(fèi)用3 750 元，節(jié)約費(fèi)用總計(jì)6 810.6 元，具有環(huán)保施工、節(jié)約能源、降低勞動強(qiáng)度的意義。

3 結(jié)論

1） 該可泄油抽油泵通過雙固定閥錐臺型設(shè)計(jì)，將固定閥進(jìn)油與泄油空間進(jìn)行分離，可實(shí)現(xiàn)原油完全泄入井筒內(nèi)的效果。

2）該可泄油抽油泵的應(yīng)用，大幅降低井下作業(yè)安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，降低了增加井下泄油工具帶來的開采成本巨大投入，平均單井節(jié)約費(fèi)用6 810.6 元。

3）開啟固定閥球泄油式可泄油抽油泵的研制進(jìn)一步完善了井下泄油技術(shù)，為油田清潔化作業(yè)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

4）該可泄油抽油泵可在全油田范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，對油田生產(chǎn)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)降本增效、安全環(huán)保具有重要意義。