淺談桿式泵在元284 區(qū)塊的應用

譚 旭，趙惠周，黃純金，王加一，張和平

（中國石油長慶油田分公司第十采油廠，甘肅慶陽 745600）

與整筒泵相比，桿式泵在檢泵作業(yè)時具有不需起下油管的特點，可以有效地降低作業(yè)成本，減少修井占用時間，提高開井時率；此外，桿式泵還具有防氣的功能，對于油氣比高的油井能起到很好的脫氣效果。目前元284 區(qū)塊三疊系油層油氣比高，油井液量較低，且隨著油田開發(fā)的不斷深入，老井的產(chǎn)量也在逐漸遞減，該區(qū)塊油井的井深和產(chǎn)量符合桿式泵的推廣應用的條件。在應用的過程中不可避免地暴露出很多問題，通過不斷地實踐和分析，解決桿式泵在元284 區(qū)塊應用當中遇到的技術難題，才能使桿式泵在該區(qū)域得以更好的推廣應用。

1 桿式泵采油技術介紹

1.1 桿式泵工作原理

桿式抽油泵又稱為“插入式泵”，其結構主要有兩部分組成，即活動部分和固定部分。下泵前先把與油管相連的支撐裝置隨油管柱下到預定位置，再將泵隨抽油桿柱下入井中，靠泵上的座封裝置與油管上的支撐裝置座封并固定。柱塞閥桿與抽油桿連接，柱塞在抽油桿帶動下做上下往復運動，實現(xiàn)抽汲功能。

桿式泵根據(jù)工藝特點可分為定筒式頂部固定、定筒式底部固定和動筒式底部固定等三種類型（見圖1）。目前使用的均為定筒式頂部固定類型的桿式泵。

1.2 桿式泵的優(yōu)勢

與管式泵相比，具有如下優(yōu)勢：

（1）在起下抽油泵作業(yè)過程中，不需起下油管，作業(yè)方便，占井時間短；同時由于減少了油管的上卸扣操作，可減少油管螺紋的漏失隱患，延長油管的使用壽命，利于油管維護，減輕人工勞動強度。

（2）在更換不同泵徑的桿式抽油泵時，達到不動油管柱的目的，即桿式抽油泵的密封支承接頭（如Φ32 mm、Φ38 mm、Φ44 mm 桿式抽油泵的密封支承接頭）為通用零件。

（3）泵筒可以繞固定裝置擺動，適應斜井。

（4）泵筒不承受尾管重力，受力狀況好，適用于深井。

（5）小直徑桿式泵的光桿負荷通常比管式泵小，可以降低懸點載荷，提高系統(tǒng)效率，節(jié)能增效。

2 桿式泵在284 區(qū)塊的應用現(xiàn)狀

隨著超低滲透儲層的成功開發(fā)，且部分區(qū)塊已進入開發(fā)中后期，低液量油井所占的比例越來越大。在目前的機采設備條件下，部分油井已沒有太大的參數(shù)調(diào)整空間，因此，通過優(yōu)化抽油泵對提高機采系統(tǒng)效率具有重大意義。華慶作業(yè)區(qū)從2010 年7 月開始在元284區(qū)塊試行推廣應用Φ28 mm 規(guī)格的桿式泵，目前試用的桿式泵廠家主要有玉門、威馬、機械廠三種。在現(xiàn)場試驗中，為了充分利用桿式泵的防氣功能，將三疊系油井選為推廣應用對象，截止目前共下入桿式泵58 井次，目前在用47 口，其余11 口井因無庫存的原因在檢泵作業(yè)后已更換為整筒泵。為了更好地評價桿式泵在284 區(qū)塊的應用效果，對歷年下入桿式泵的油井的采油進度進行了跟蹤統(tǒng)計（見表1，表2）。

3 應用當中存在的問題

桿式泵在應用的過程中主要暴露出以下幾個問題：座封失效、卡泵、因泵質(zhì)量加工問題泄油器未打開、偏磨導致油桿斷脫脫扣、井筒臟油管桿刺洗不徹底問題。其中座封失效與卡泵作業(yè)所占比例較大，且功圖相近。截止目前為止，共統(tǒng)計檢泵作業(yè)28 井次，其中卡泵作業(yè)共8 井次，座封失效作業(yè)6 井次，座封失效和卡泵作業(yè)所占比例達到50 %。

3.1 座封失效

從檢泵起出的結果中發(fā)現(xiàn)主要有以下4 種原因造成桿式泵座封失效：（1）由于材質(zhì)本身的質(zhì)量問題，致使支撐皮碗軟密封環(huán)容易磨損、出現(xiàn)裂縫，從而導致座封不嚴；（2）由于重復座封作業(yè)，導致剛性支承密封環(huán)損壞；（3）機械卡牙由于長期處于壓縮狀態(tài)而失去彈性，卡牙與剛性支承座封環(huán)之間出現(xiàn)間隙導致座封失效；（4）由于元284 區(qū)塊三疊系油井氣油比高，套壓控制過高，致使座封裝置在高壓氣體的頂托作用下自動解封。桿式泵在不座封的情況下，內(nèi)外工作筒分離，上沖程無法加載，與下載荷相近，類似于油管漏失的功圖。

3.2 卡泵

通過檢泵發(fā)現(xiàn)大部分是由于泵筒中掉入涂料碎渣等臟物、結蠟以及結垢嚴重導致柱塞卡死在工作筒。活塞卡死部分主要在工作筒上部和底部?；钊ㄔ诠ぷ魍驳撞?，上沖程時，活塞帶著工作筒，克服座封力，從外工作筒中拔出向上運動，油管中的液體隨即漏入井筒；下沖程時，內(nèi)工作筒與活塞一起向下運動，光桿載荷不變，此時的功圖和油管嚴重漏失時的功圖類似。活塞卡在上部時，一般情況下活塞無法將內(nèi)工作筒從外工作筒拔出，只是驢頭下行時，抽油桿靠自身的重力發(fā)生彎曲，光桿負載接近于零，光桿上行時抽油桿又被逐漸拉直，負荷隨之上升，功圖與管式泵蠟卡類似。在檢泵作業(yè)中還出現(xiàn)了由于泵筒內(nèi)部結垢嚴重而致使柱塞卡死于泵筒內(nèi)的現(xiàn)象。

表1 元284 區(qū)塊桿式泵的歷年應用統(tǒng)計表

表2 桿式泵檢泵原因分類統(tǒng)計表

3.3 泄油器未打開，導致無泵效生產(chǎn)

將泵下達至指定的泵掛深度后，為了使油井能夠正常出液，必須確保泄油器打開形成油流通道，讓油流進入泵筒進行正常的抽汲。在三種不同型號的桿式泵中，山東威馬產(chǎn)的桿式泵在應用過程中出現(xiàn)泄油器未打開情況高達5 井次，重新座封后仍無效果。通過檢泵發(fā)現(xiàn)由于桿式泵的座封裝置加工缺陷，機械卡牙座封段圓度不夠，機械卡牙與剛性支承密封環(huán)不同心，導致剛性支承密封環(huán)不能到達預定的支撐部位固定座封，使泵筒下端連接的下拉桿碰不到泄油器的發(fā)球，從而使泄油器處于關閉狀態(tài)，油流無法進入泵筒。

3.4 偏磨導致油桿斷脫脫扣

目前在所有桿式泵檢泵作業(yè)中，由于偏磨導致活塞、拉桿脫扣的情況合計3 井次，油桿斷脫1 井次。由于井眼軌跡的復雜性，每口井都存在一定的井斜和套變，隨著井深和井斜角的不斷增大，抽油桿柔性不斷增強，抽油桿下行過程中受壓彎曲，油桿節(jié)箍與油管內(nèi)壁的摩擦也越來越嚴重，最終將螺紋接頭絲扣磨穿而出現(xiàn)脫扣；另一方面，由于抽油機井在生產(chǎn)過程中，上沖程和下沖程的起始點存在瞬間的負荷交變，產(chǎn)生鋼性拉伸，引起震動導致斷脫，特別是在一些供液不足，工作參數(shù)較大井，表現(xiàn)得更為嚴重。

3.5 井筒臟，刺洗不徹底，下井前檢查不到位

由于現(xiàn)場檢查監(jiān)督不到位，未將泵筒清理干凈，將包裝膠皮、油管涂料碎片及油泥等臟物一同下入井內(nèi)，致使在開抽生產(chǎn)中出現(xiàn)泵卡、雙失、固定凡爾關閉不嚴等問題。另一方面作業(yè)時油管內(nèi)壁的油泥臟物在泵筒的擠推下沉入尾管中，油井開抽時油泥便隨同油流進入泵筒沉積，從而導致抽油泵工作異常。

4 應用好桿式泵的5 條簡單建議

針對應用過程中出現(xiàn)的問題，結合元284 區(qū)塊的實際情況進行針對性的分析，對癥下藥，下面就如何避免上述問題的出現(xiàn)提出五點針對性的建議。

4.1 合理控制套壓、改進泵質(zhì)量，確保長久座封

由于三疊系油井氣油比高，如果脫氣效果不好不僅會影響油井產(chǎn)量，而且還會影響到桿式泵的座封效果。在實際應用中發(fā)現(xiàn)當油井套壓過高（超過2 MPa）時，桿式泵的座封裝置受下部氣體頂托作用后克服上部液柱自量產(chǎn)生的壓力容易出現(xiàn)自動解封。因此，在日常管理中，要加強油井的巡回檢查，檢查定壓放氣閥工作是否異常，發(fā)現(xiàn)失效后要及時更換，將套壓控制在合理的范圍內(nèi)，一般將套壓值控制在0.8 MPa～1.0 MPa，桿式泵能夠正常生產(chǎn)。

對于桿式泵材質(zhì)問題造成座封失效的問題，通過改進或更換支承皮碗材料，提高支承皮碗的耐高溫、耐高壓以及耐磨性，使支承皮碗軟密封效果得以提高。針對剛性支承座封環(huán)損壞的問題，一方面可以通過優(yōu)化桿柱組合，在靠近抽油泵的油桿上安裝扶正器，并盡量靠近泵筒，以保證泵和油管的對中，從而減輕泵筒及支承裝置的磨損。

4.2 嚴把質(zhì)量關，防止不合格的泵入井

在將桿式泵下井之前要嚴把質(zhì)量關，做好其地面檢查工作。在入井之前，將泵水平放置，全行程拉動柱塞拉桿，檢查泵的拉動靈活性。另外對于內(nèi)外工作筒的座封及剛性支承座封與環(huán)機械卡牙的同心度的檢查同等重要。下一步將加強與廠家溝通結合，提供檢驗設備，在源頭上消除不合格桿式泵下井，降低作業(yè)成本，為元284區(qū)塊超低滲儲層的經(jīng)濟高效的開發(fā)提供有力的保證。

4.3 加強油井的清防蠟和除垢工作

為了減少桿式泵油井出現(xiàn)蠟卡或活塞卡死在泵筒中的情況，可以采取以下四方面的措施進行預防：（1）制定合理的加藥計劃表，按時投加清蠟劑，減緩井筒結蠟現(xiàn)狀；（2）對于結蠟嚴重的油井在檢完泵之后可以配套固體防蠟器進行清防蠟；（3）檢泵作業(yè)時一定要用鍋爐車將油管桿刺洗干凈，杜絕將未刺洗干凈的油管桿入井。針對結垢嚴重的油井，可以嘗試下入點滴加藥裝置進行實時投加阻垢劑清防垢。

4.4 做好防偏磨應對措施

為了防止偏磨造成的脫扣現(xiàn)象的發(fā)生，可以通過優(yōu)化桿柱組合，配套扶正器及扶正桿，重點在造斜點、井口、狗腿處及滑桿以上進行扶正防磨。針對泵筒和活塞之間發(fā)生的偏磨，可以在泵上部的滑桿上安裝2～4個扶正器。對于油桿節(jié)箍單面偏磨較嚴重的井，可以將普通扶正器更換成自旋式防偏磨扶正器。

4.5 加大修井監(jiān)管力度，減少臟物入井

為了減少由于修井作業(yè)隊伍在不按標準作業(yè)程序而導致泵故障的情況發(fā)生，必須加大修井監(jiān)督力度，在下泵前必須認真檢查泵筒內(nèi)是否有雜物，油管桿是否刺洗干凈；同時修井隊伍要規(guī)范井下作業(yè)操作，以免砂石或其它雜物在下泵過程中掉入井內(nèi)。

5 結論

在元284 區(qū)塊推廣使用Φ28 mm 規(guī)格的桿式泵有利于降低桿柱載荷，提高抽油泵效，提高機采系統(tǒng)效率。同時，桿式泵可以縮短檢泵作業(yè)時間，提高開井時率，延長油管的服役期。針對元284 區(qū)塊目前開采的三疊系長6 油層屬于超低滲油藏，油井產(chǎn)液量相對較低，油氣比較高，比較適合桿式泵自身優(yōu)勢的發(fā)揮。通過對桿式泵應用過程中暴露的問題分析研究，提出了五條簡單的建議。在后期的推廣應用過程中，通過摸索與其他新工藝技術配套結合，加強優(yōu)化與改進，桿式泵在我區(qū)將會有較好的推廣前景。

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