耐高溫防砂抽油泵在蒸汽驅(qū)井組中的應(yīng)用

摘要：蒸汽驅(qū)生產(chǎn)條件下，普通抽油泵關(guān)鍵部件易發(fā)生腐蝕和高溫變形等問題，造成油井泵效低、生產(chǎn)周期短，達不到蒸汽驅(qū)生產(chǎn)舉升工藝措施的要求。為此，開展特種抽油泵的研究、試驗和優(yōu)選工作。在結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇上進行了改進，滿足了蒸汽驅(qū)生產(chǎn)工藝措施要求。

關(guān)鍵詞：特種抽油泵 蒸汽驅(qū) 結(jié)構(gòu)設(shè)計 材料選擇 普通抽油泵 蒸汽驅(qū)規(guī)模生產(chǎn)

齊40塊經(jīng)過近20a的常規(guī)蒸汽吞吐開采，已進入產(chǎn)量快速遞減階段。為進一步提高采收率，開始實施蒸汽驅(qū)試驗，目前轉(zhuǎn)入規(guī)?；a(chǎn)階段。由于蒸汽驅(qū)開采需長時間連續(xù)向油層注入高溫高壓蒸汽，抽油泵工作環(huán)境相當(dāng)復(fù)雜，普通抽油泵經(jīng)常發(fā)生砂卡、磨損和腐蝕等現(xiàn)象，導(dǎo)致泵效下降，使用壽命縮短，檢泵作業(yè)頻繁。常規(guī)有桿泵技術(shù)已成為制約蒸汽驅(qū)開采的瓶頸。

1.普通抽油泵存在的主要問題及原因分析

（1）油層溫度高，普通泵耐高溫性能差。由于油層溫度較高，普通抽油泵工作部件易高溫變形，造成抽油泵運動部件和密封部件無法正常工作，降低了泵效，增加了卡泵幾率。

（2）普通泵汽鎖現(xiàn)象嚴(yán)重，泵效低。蒸汽驅(qū)條件下，地層溫度較高，地層流體進入井筒后，壓力降低，會產(chǎn)生閃蒸現(xiàn)象，閃蒸后產(chǎn)生大量水蒸汽，易造成抽油泵氣鎖，使抽油泵不能正常工作。

（3）油層出砂嚴(yán)重，普通泵抗卡能力差。蒸汽驅(qū)生產(chǎn)要求有較高的采液速度，才可提高生產(chǎn)效果。生產(chǎn)壓差增大，蒸汽在油層內(nèi)的流速增加，高溫蒸汽沖刷油層作用增強，導(dǎo)致油層中的砂巖顆粒脫落，造成油井出砂嚴(yán)重，縮短油井檢泵周期。

（4）區(qū)塊H2S含量高，普通泵耐腐蝕效果差。油藏中含有硫質(zhì)成分，在蒸汽驅(qū)高溫高壓條件下易生成H2S氣體，導(dǎo)致抽油泵關(guān)鍵部件腐蝕，腐蝕碎屑導(dǎo)致卡泵。

2.特種抽油泵工藝原理及技術(shù)特點

2.1 高溫自補償式攜砂泵

2.1.1 結(jié)構(gòu)組成

主要由固定柱塞、運動泵筒、金屬密封環(huán)、分砂分液裝置、金屬割縫篩管、沉砂尾管等組成。

2.1.2 技術(shù)原理

上沖程時，泵筒隨抽油桿向上運動，泵筒上游動凡爾關(guān)閉，油井內(nèi)液體經(jīng)金屬割縫篩管進入到泵筒和柱塞內(nèi)，柱塞上固定閥爾打開，油井內(nèi)液體進入泵腔內(nèi)，實現(xiàn)進油過程。下沖程時，泵筒隨抽油桿向下運動，泵筒上游動閥爾打開，柱塞上固定凡爾關(guān)閉，泵腔內(nèi)液體和砂粒進入油管內(nèi)，實現(xiàn)排油過程。

2.1.3 技術(shù)特點

（1）采用固定柱塞運動泵筒式結(jié)構(gòu)，砂粒不能沉積在泵筒內(nèi)。

（2）柱塞上裝有金屬密封環(huán)，實現(xiàn)自動縮放以適應(yīng)泵筒內(nèi)徑變化，避免高溫卡泵。

（3）金屬割縫篩管采用0.4mm激光割縫，能有效地將大直徑砂粒阻擋在泵外。

（4）泵內(nèi)沉砂裝置可將小直徑砂粒沉降到沉砂管柱中，有效避免卡泵。

（5）防排砂管柱結(jié)構(gòu)簡單，具有泵外擋砂、泵內(nèi)沉砂、柱塞不易砂卡、砂埋的優(yōu)點。

2.2 柔性金屬泵

2.2.1 結(jié)構(gòu)組成

柔性金屬泵由泵筒、密封段、中心桿、壓套、浮動閥座、半球、導(dǎo)向塊、固定凡爾球、固定凡爾座等組成。柱塞結(jié)構(gòu)采用軟密封的形式，強開強閉，能夠有效防止汽鎖，同時還具有良好的抗砂性能。

2.2.2 工作原理

上沖程時，柱塞固定組件上行，浮動閥座與半球接觸形成多級密封，并帶動浮環(huán)組件上行，密封段與泵筒之間形成多級密封形成抽力，固定閥開啟，井液進入泵筒內(nèi)柱塞下腔。

下沖程時，柱塞固定組件下行，浮環(huán)組件相對上行，浮動閥座與半球離開形成通道，同時固定閥關(guān)閉，柱塞下井液通過導(dǎo)向塊與泵筒之間、浮動閥座與半球之間、壓套與中心桿之間的環(huán)形流道，越過單級密封單元上行，之后逐級上行進入油管內(nèi)。

2.2.3技術(shù)特點

（1）柱塞采用完全獨立的多級密封單元結(jié)構(gòu)，強開強閉，具有防汽鎖功能。

（2）柱塞密封單元與中心桿及桿柱之間處于游離狀態(tài)，桿柱的偏心力作用于導(dǎo)向塊，由導(dǎo)向塊承受偏磨，可有效消除井下泵密封單元的偏磨。

（3）單級密封單元采用非接觸式彈性間隙密封，密封單元結(jié)構(gòu)短，不宜砂卡。

（4）柱塞上端設(shè)計為銳角，減少沉降砂粒進入密封間隙的可能性，能夠進入密封間隙的砂的粒徑均小于或接近密封間隙值，可以有效避免卡泵。

2.3 耐高溫陶瓷泵

2.3.1 結(jié)構(gòu)組成

耐高溫陶瓷泵主要由泵筒、陶瓷柱塞、進油閥、大流道高效閥等組成。

2.3.2 工作原理

耐高溫陶瓷泵在柱塞上采用雙閥雙保險結(jié)構(gòu)，柱塞上的雙游動閥有2組，一組采用硬質(zhì)合金閥，另一組采用陶瓷閥。由于材料比重大，下降速度快，提高了出油閥關(guān)閉速度；利用陶瓷閥耐高溫、耐腐蝕和耐磨損的特點，提高泵的工作性能和工作壽命。

2.3.3 技術(shù)特點

（1）研制了抗高溫耐腐蝕陶瓷柱塞，在陶瓷中添加了增韌劑，提高了柱塞的強度。

（2）閥組采用大流道高效閥結(jié)構(gòu)，流道面積為普通泵流道的1.4倍，降低了泵的進油阻力，提高泵的充滿系數(shù)。

（3）采用防漏雙保險結(jié)構(gòu)，保證在泵在上下沖程中均能實現(xiàn)有效的密封，防止漏失，提高泵效和工作壽命。

（4）采用泵腔減壓裝置，改善了柱塞和閥組的工作狀態(tài)，提高了泵的使用壽命。

3.特種抽油泵使用效果分析

特種抽油泵在齊40塊蒸汽驅(qū)井組中使用100多井次，累計增油1.3×104t，單井同期對比減少作業(yè)85井次，累計創(chuàng)效1000多萬元，取得較高的經(jīng)濟效益。

4.結(jié)論

通過對特種抽油泵的研究、應(yīng)用與推廣，形成一整套先進技術(shù)，解決了泵筒、柱塞、固定閥組和游動閥組的耐腐蝕、抗高溫和防變形等技術(shù)難題，保證了抽油泵在高溫條件下不卡泵、漏失量小、耐腐蝕，在高含砂、高油氣比的條件下顯著提高泵效，延長油井的檢泵周期，使出砂嚴(yán)重的油井恢復(fù)正常生產(chǎn)，滿足了稠油蒸汽驅(qū)開采條件下高溫復(fù)雜環(huán)境對舉升工藝的要求。

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