浮環泵排砂采油技術在錦州油田的應用

韓松

摘 要：針對當前攜砂采油存在常砂埋油層及現有人工舉升技術難以適應高含砂井的不足。研制成功浮環泵排砂采油技術，該浮環泵采用相互獨立的多級浮環密封結構柱塞，采用軟-硬摩擦副，能在含砂條件下形成良性摩擦機理，磨損量可自動補償，使其具有抗卡，耐磨的特點。該泵應用范圍廣、泵效高，適用于稠油井、稀油井、蒸汽吞吐井、蒸汽驅井、水平井等多種類型的油井，對于因嚴重出砂、頻繁檢泵無法正常生產的油井，可明顯延長檢泵周期，效果顯著。

關鍵詞：排砂；浮環泵；采油技術

前言

當前我國大部分油田都處于開發的中后期，這就導致出砂油井不斷的增加，從而對油井的正常生產造成嚴重的影響。錦州油田所轄區塊由于油井出砂的日期趨嚴重，已成為當前制約該油田發展的最主要因素。所以如何有效的解決油井出砂問題已成為當前錦州油田急需解決的重要問題，因此針對于該油田出砂井的問題，需要采取科學有效的技術進行排砂，從而減少出砂的可能性，確保油井的生產周期得到最大限度的延長，這對油田的發展將起到積極的作用。

1 排砂采油技術現狀

1.1 砂埋油層

當前錦州油田對其所轄區塊內的出砂井通常都是利用泵掛在油層之上的采油方式來進行排砂，但在實際操作中盡管在一定程度上減少進泵井液的含砂量，但卻存在著一定的弊端，導致大量的砂沉積于井底之下，使油層被砂子埋住，增加了采油的難度。要解決這個問題并不是很容易的，首先需要整體采油系統具有較好的排砂能力，這樣才能將大量的砂排出來。其次，要將采油泵下至油層及油層以下，從而使深積于底的砂隨著井液進入到泵內排出來，只能如此，才能保證采油的繼續進行。

1.2 現有的人工舉升技術難以適應高含砂井

目前存在著較多的高含砂井，對于這類井利用普通的抽油泵已無法滿足這類井的需要，只能起到緩解砂卡泵的問題，即使再增加一些檔砂環也無法起到應用的作用，對于攜砂問題也起不到根本性的解決。目前為了有效的解決高含砂井的問題，有利用單螺桿泵進行排砂的，但這種方法也存在著泵揚程、耐溫等弱點的限制，從而導致其應用范圍較小，排砂效果也不是很好。目前利用水力噴泵排砂理論上具有可行性，但存在著成本大、泵效問題，所以在實際工作中其可行性也較低，并不是很實用。

在各項技術在出砂油井的應用過程都不理想的狀況下，為了有效的解決油井出砂的問題，浮環泵采油技術研制成功并進行積極的推廣應用，由于該技術打破了設計思路，不僅具有泵效高、應用范圍廣的優點，同時一些由于出砂量大，無法正常開采的油井也起到了非常好的效果，有效的延長了檢泵的周期，在實際應用中取得了非常好的效果。有效的提高了油井的開采量。

2 技術原理及結構設計

2.1 結構原理

浮環泵結構示意圖見圖1。該泵以油田普遍使用的有桿泵采油系統為基礎，泵的設計上允許固體顆粒進入泵內任何空間，完全取消以往的硬對硬滑動摩擦副，采用軟-硬摩擦副，可以實現真正意義的零間隙密封。應用特殊的密封結構實現液力自緊密封及磨損量自動補償。以相互完全獨立的多級浮環密封結構替代傳統的柱塞結構，浮環結構相互獨立、強開強閉，具有防氣功能。軟密封采用新研制的特殊非金屬密封材料，具有適當的塑性，固體顆粒進入軟-硬摩擦間隙后可被非金屬材料包容，形成良性摩擦機理，同時具有良好的耐溫、耐磨、耐腐蝕性能。

2.2 工作原理

上沖程時，由浮環座及中心桿等組成的柱塞中心部分隨抽油桿上行，浮環架的底部與浮環座靠緊，形成多級密封，浮環上下兩端產生壓力差，在壓力差的作用下，軟密封皮碗唇部受到作用力而向外擴張并且緊貼泵筒形成零密封。這時固定凡爾球開啟，將油吸入腔室。下沖程時，浮環座及中心桿等組成的柱塞中心部分隨抽油桿下行，浮環在泵內液體壓力及浮環與泵筒間摩擦力的作用下相對于浮環座上浮，通道打開，液流進入泵上。

2.3 水平井用浮環泵的結構設計及原理

在水平井開采過程中，如泵掛位置在大斜度井段（>45°）時，使用普通抽油泵，由于球形凡爾的缺點，在泵傾斜時易出現泵漏，因此，一旦水平井生產液面在大斜度井段時，出現普通泵開采困難的問題。我們根據浮環泵強開強閉的特點，改造了其固定凡爾的結構，使其變成雙強開強閉型泵，如圖2所示，將其應用于水平井采油，取得較好的應用效果。目前，我廠水平井采油均使用該種類型泵。

2.4 主要技術參數及適用范圍（見表1）

2.5 技術特點

（1）攜砂能力強：在不砂埋柱塞條件下均可正常生產；（2）適應井溫高：非金屬密封環可持續耐溫240℃以上；（3）泵效高：零間隙密封（磨損量自動補償）；（4）具有防氣功能：強開強閉；（5）耐腐蝕：非金屬密封材料具有良好的耐腐蝕性能；（6）強開強閉：用于>45°以上大斜度井段采油。

3 現場應用

浮環泵現場應用于因嚴重出砂、頻繁檢泵無法正常生產的油井，可明顯延長檢泵周期；應用水平井可以解決水平井在大井斜段油液舉升問題。2011至2013年浮環泵在錦采應用63井次。其中水平井主要為了解決油液舉升問題，水平井采油應用20井次，累增油3585噸，有效率100%。排砂采油43井次，有效井39口，有效率90.7%，累增油7532噸，節省作業費用207.5萬元，平均延長檢泵周期95天。

4 經濟效益分析

2011至2013年浮環泵在錦采應用63井次，投入57.96萬元，累增油11117噸，減少檢泵83井次，創經濟效益164.65萬元。

5 結束語

5.1 浮環泵采油技術具有廣泛的適用范圍，可以適用于出砂油井、大斜度井、蒸汽驅井等多種類型的油井。

5.2 浮環泵具有強制攜砂能力，適應油井含砂粒徑及含砂量范圍廣，只要不砂埋，在任意油井出砂粒徑及含砂量情況下均可正常生產。

5.3 浮環泵措施后泵效明顯提高。

5.4 浮環泵改進后應用于水平井采油，效果良好。