雙作用泵減載深抽工藝技術研究與應用

郝瑞輝(中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院 遼寧 盤錦 124010)

一、概述

遼河油田油層埋藏較深的區塊較多，主要在歐利坨、黃金帶、冷161和齊131等油田區塊，油層埋藏深度在2600m以下的生產油井有95口，占抽油機開井總數的18%。由于受到地質構造及油層滲透率等因素影響，隨著生產時間的推移，地層壓力逐漸下降，油井液面不斷變深(動液面在2200m以下)的油井為55口。常規深抽由于受抽油機額定載荷和抽油桿抗拉強度的限制，當下泵深度超過2400m時，導致抽油機超載及抽油桿斷脫等事故發生，在實施的50多口常規深抽工藝井中，有9口出現過斷桿情況。使這些處于低壓狀態的井不能正常發揮油層潛能，以致造成油井生產能耗大、成本高、效益低的情景。該技術通過減載器的作用，減輕了抽油機懸點載荷，可將抽油泵下深到2800-3000m，解決了抽油機超載和抽油桿斷脫問題。使抽油泵的沉沒度增加了400m以上，達到了提高油井生產能力，節能降耗的目的。

二、工作原理及特點

1.工作原理

雙作用泵減載裝置是由兩組不同規格的泵筒和柱塞組成的，其減載活塞的上下端面分別處在油套不同的壓力系統中，由于它所下入的深度，使油管內液柱壓力大大高于油套環空內的壓力，由這個壓力差所產生的力作用于減載活塞的下端面，使其產生一個向上的舉升力，當抽油機驢頭上行時，減載活塞在該舉升力的作用下，帶動下面的抽油泵桿柱隨同上面的抽油桿柱一起向上運動，從而達到減少抽油機驢頭懸點載荷的目的；抽油機驢頭下行時，減載活塞被其以下的抽油桿柱帶動向下運動，其減載器向上的力繼續作用在上部抽油桿上，以減輕其拉力，同時減載泵筒內的原油順油管被排出井口，如此完成一個工作過程。

2.工藝特點

（1）用普通D級或H級抽油桿便可大幅度加深泵掛，實現深抽、超深抽，達到提高泵效，提高產量的目的。

（2）采用雙作用泵減載深抽工藝管柱結構。

三、適用范圍及理論計算：

1.適用范圍：

結合雙作用泵減載工作原理，對低產低效的油井進行了系統分析，通過了解地層壓力、滲透率、動液面等生產參數，確定了技術使用范圍。即：油層埋藏深度在2600m以下，生產動液面在油層上界400m以上，地層壓力較低，且需滲導性較好，具有一定供液能力，滿足抽油泵下深在2500-3000m范圍內。

2.理論計算：

為確定技術的可行性，我們進行了大量的理論計算，并結合實際生產狀況進行了評價對比。

（1）減載器減載載荷計算：

通過計算，當抽油泵深下至2700m時，其懸點最大理論載荷為：113.9KN，使用減載器下至1000m是時，減載力為：25.31KN，減載后懸點最大理論載荷為113.9-25.31=88.59KN，滿足了10型機額定工作載荷。（10型抽油機懸點最大負荷為100KN,12型抽油機懸點最大負荷為120KN）

（2）抽油機懸點載荷計算：

通過理論計算，結合現場實際生產數據對比，理論比實測要高一些，主要是因為生產中液柱里含有一定量天然氣，液柱重力載荷降低。

（3）抽油桿抗拉強度及沖程損失分析

目前，抽油桿的設計抗拉強度以能夠滿足抽油泵深抽工藝要求，但由于長期疲勞使用及偏磨造成的損傷，使多數抽油桿的抗拉強度具有不同程度的下降，至使抽油井斷桿事故經常發生，一般斷桿深度均在1000m以上。采用減載工藝后，可減輕上部抽油桿的拉力達到50%以上，大大減少了斷桿事故的發生。

（4）電機功率計算

通過計算，當懸點載荷降低10KN時,則抽油機可節電8%，一般情況下，減載器的減載力是20-30KN,所以，抽油機通過減載器減載后可節電15-25%。

四、現場實施情況

1.實施效果分析

共投入19口井，23井次，截至目前共增油13894.59t增氣128.1×104m3。從統計結果分析，投入的19口井，措施前平均泵深2062.5m,措施后平均泵深2575m，平均提高沉沒度500m。措施前平均日產油0.44t,措施后平均日產油2.79t。平均日增油達到5t以上的井有3口，累增油達到1500t以上的井有3口，達到1000t以上的井有5口。

2.減載節能效果分析

實施減載深抽工藝的目的是加深泵掛，即要滿足抽油泵供液需求，又能滿足抽油機額定載荷要求，保證油井安全平穩生產。而減載節能的計算是與在相同泵掛時，不實施減載工藝所消耗電量的對比，下面選取了8口井進行了對比分析。

8口井措施前平均泵掛2048m，日耗電量131.2KWh，措施后平均泵掛2618m，日耗電量 129.5KW·h，電量及載荷對比措施前后基本相同，但泵掛加深了570m。措施后與理論計算對比，日耗電量降低了35KWh，平均單井日節電21.3%。

五、結論及建議

（1）雙作用泵減載深抽采油技術可在不改變油井地面設備的情況下，使用原有的10型和12型抽油機實現深抽，已實施措施井最大下泵深度2700m，增產效果顯著。

（2）雙作用泵減載深抽采油技術可以減小抽油機載荷，具有較好的節能減排作用。

（3）應用雙作用泵減載深抽采油技術的井應具有一定的供液能力，能保證油井連續生產，對于效果較差井可與解堵、壓裂等措施配合使用。

（4）建議對油層埋藏較深（2600-3500m），滲透性差，動液面較深，日產量低的油井或間開井，推廣實施該項技術。

[1]姜東,羅文莉,羅燕,等.等徑刮砂柱塞防砂泵的研究與應用[J].石油機械,2001,29(7):28-29.