稀油強(qiáng)啟閉抽油泵的研制及在河南油田的應(yīng)用

喬榮娜,侯雙亮,胡英才,仵　偉,趙　娜,楊柏陽(yáng)

(1.中國(guó)石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南南陽(yáng) 473132；2.中國(guó)石化河南油田工程公司國(guó)際公司)

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稀油強(qiáng)啟閉抽油泵的研制及在河南油田的應(yīng)用

喬榮娜1,侯雙亮1,胡英才1,仵偉2,趙娜1,楊柏陽(yáng)1

(1.中國(guó)石化河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院，河南南陽(yáng) 473132；2.中國(guó)石化河南油田工程公司國(guó)際公司)

針對(duì)河南油田部分稀油水平井、大斜度井地層能量弱、動(dòng)液面低、產(chǎn)液量低，目前在用的管式泵無(wú)法下至井斜角超過65°以上井眼的問題，研制了稀油強(qiáng)啟閉抽油泵。該泵泵筒采用過橋泵結(jié)構(gòu)，適應(yīng)下深需求；游動(dòng)閥采用強(qiáng)啟閉拉桿結(jié)構(gòu)，固定閥采用球閥串桿并上下扶正的結(jié)構(gòu)，不受井斜角的影響，可適應(yīng)90°井斜角。截至2014年6月，該泵在河南油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用15口井，井斜角最大81°，生產(chǎn)時(shí)間最長(zhǎng)26個(gè)月，有效滿足了低液面大斜度井、水平井的舉升需求。

河南油田；稀油水平井；強(qiáng)啟閉抽油泵

目前河南油田東部稀油水平井多采用斜井泵(適應(yīng)井斜角在65°以內(nèi))舉升[1], 春光油田水平井采用φ44、φ56管式泵舉升(適應(yīng)井斜角在45°以內(nèi))。在河南油田東部開井的34口稀油水平井日均產(chǎn)液15 t以下的油井有19口，其中有16口井日均產(chǎn)液在10 t以下；部分油井地層本身能量較弱，雖采取了壓裂、酸化等技術(shù)措施，但是效果不明顯；部分井動(dòng)液面較低，需要加深泵掛；春光油田出砂、結(jié)蠟問題較嚴(yán)重，采油速度高，無(wú)能量補(bǔ)充情況下，動(dòng)液面降低，也需要加深泵掛；加大下泵深度、沉沒度，可從一定程度上增大產(chǎn)液量。為此，需要研制可適應(yīng)井斜角較大的強(qiáng)閉抽油泵，并配套相應(yīng)的桿管優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，滿足水平井、大斜度井高效舉升的要求。

1　結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1結(jié)構(gòu)

稀油強(qiáng)啟閉抽油泵的設(shè)計(jì)主要考慮以下幾個(gè)方面：①泵掛處大井斜角時(shí)，泵閥啟閉及時(shí)，不產(chǎn)生徑向漂移，不存在閥與閥座處液體漏失現(xiàn)象；②泵掛處井斜角較大時(shí)，柱塞與泵筒之間偏磨不嚴(yán)重，不會(huì)出現(xiàn)柱塞卡泵及柱塞與泵筒之間漏失現(xiàn)象；③在動(dòng)液面較低、加深泵掛情況下，泵筒強(qiáng)度能夠承受上部液柱壓力，泵筒不變形；④具有一定防砂功能。

該泵是在過橋泵的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)，主要由泵筒、兩級(jí)強(qiáng)啟閉游動(dòng)閥、浮動(dòng)柱塞、固定閥總成、上下接頭等構(gòu)成(圖1)。泵筒采用過橋泵形式，以適應(yīng)下深對(duì)泵筒強(qiáng)度要求。

圖1　稀油強(qiáng)啟閉抽油泵結(jié)構(gòu)圖

(1)柱塞采用強(qiáng)啟閉多級(jí)浮動(dòng)柱塞，各密封單元與閥桿及桿柱之間處于游離狀態(tài)，桿柱的偏心力作用在扶正器上，由扶正器承受偏磨，可有效避免各密封單元的偏磨。

(2)游動(dòng)閥采用強(qiáng)啟閉結(jié)構(gòu)，在拉桿拉力作用下，游動(dòng)閥與游動(dòng)閥座強(qiáng)制閉合與開啟；同時(shí)柱塞上加有扶正結(jié)構(gòu)，防止井斜角較大時(shí)柱塞與泵筒偏磨[2]。

(3) 固定閥串在扶正桿上，扶正桿的上下均有扶正環(huán)，使得扶正桿只能在軸線方向運(yùn)行，間接對(duì)固定閥扶正，避免了固定閥的徑向漂移；在固定閥罩上面加彈簧，下行程輔助固定閥下行[3-4]。

(4) 防砂卡機(jī)構(gòu)在各密封單元上端出油孔處加工杯形刮砂角，可對(duì)進(jìn)入的砂粒進(jìn)行刮拭、沖刷，以減少砂卡[5]。

1.2工作原理

上沖程：抽油桿帶動(dòng)柱塞上行，出油閥在柱塞拉桿作用下，與浮動(dòng)上柱塞的出油閥罩密封上行，井口排出液體；泵筒內(nèi)空間變大，壓力變小，在沉沒度壓力與泵筒內(nèi)壓力的壓差作用下，固定閥開啟，井筒內(nèi)液體進(jìn)入泵筒。

下沖程：柱塞下行，固定閥在液柱壓力與復(fù)位彈簧作用下及時(shí)關(guān)閉，上部液柱壓力作用在柱塞上(液壓反饋力)；出油閥與出油閥罩脫開，泵筒內(nèi)體積減小，壓力增大，上柱塞下部液體通過出油閥進(jìn)入柱塞上部，液體排出。有相當(dāng)于沖程長(zhǎng)度的一段光桿進(jìn)入油管，所以將排擠出相當(dāng)于這段光桿體積的液體。

井斜角較大甚至在水平段時(shí)，固定閥串在扶正桿上，在上下扶正環(huán)的扶正限位作用下，只能沿著泵筒軸線上下運(yùn)動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)徑向漂移，造成密封不嚴(yán)。

2　技術(shù)特點(diǎn)

(1)游動(dòng)閥強(qiáng)啟強(qiáng)閉。游動(dòng)閥為強(qiáng)制啟閉結(jié)構(gòu)，兩級(jí)游動(dòng)閥串在拉桿上，上行程，游動(dòng)閥被上提，強(qiáng)制關(guān)閉；下行程，桿柱下行，游動(dòng)閥強(qiáng)制開啟。不需要液體壓力，適應(yīng)最大井斜角90°。

(2)固定閥扶正效果好。固定閥罩串在桿上，扶正桿上下均有扶正環(huán)，保證扶正桿和固定閥沿泵筒軸線運(yùn)行有效，防止閥球漂移；同時(shí)，復(fù)位彈簧可以起到一定的扶正及強(qiáng)制回位作用。

(3)防偏磨效果好。該泵柱塞為兩級(jí)浮動(dòng)柱塞，柱塞與泵筒始終同軸，拉桿上有扶正塊，保證拉桿居中，有效防止井斜較大時(shí)柱塞與泵筒之間的偏磨。

(4)該泵具有φ56 mm，φ44 mm，φ38 mm等不同泵徑系列，可以適應(yīng)不同排量要求。

3　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

該泵目前在河南油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用15口井，井斜角最大81°，因地質(zhì)原因需補(bǔ)孔的油井除外，正常生產(chǎn)井生產(chǎn)時(shí)間均在1年以上，生產(chǎn)時(shí)間最長(zhǎng)26個(gè)月。

泵效方面，由于大部分試驗(yàn)井供液能力較弱，動(dòng)液面低，泵的沉沒度僅有幾十米，泵效較低(9%～31%)。以趙安平7井為例。該井2012年4月下入φ57 mm稀油水平泵，泵掛斜深1 240.31 m，垂深1 062 m，井斜角76°，4月16日開抽，截至目前已累計(jì)生產(chǎn)2年多。該井動(dòng)液面1 160～1 240 m，由于沉沒度較低，泵效12%左右，具體情況見表1。

表1　趙安平7井生產(chǎn)數(shù)據(jù)

在動(dòng)液面高、供液充足時(shí)，泵效40%～60%，以南79-平5井為例。該井為2013年新投水平井，5月份下入φ57 mm稀油水平泵，泵掛斜深1 708.13 m，垂深1 633 m，井斜角74°。2013年5月11日開抽，沖程3.6 m，沖次由4次調(diào)高至6次。截至2013年5月10日累計(jì)生產(chǎn)1年，泵效40%～60%,具體情況見表2。

表2　南79-平5井生產(chǎn)數(shù)據(jù)

4　結(jié)論及認(rèn)識(shí)

(1)稀油強(qiáng)啟閉抽油泵游動(dòng)閥強(qiáng)啟強(qiáng)閉，固定閥扶正效果好，可在井斜角90°以內(nèi)任意穩(wěn)斜段穩(wěn)定工作。

(2)稀油強(qiáng)啟閉抽油泵防偏磨效果好。柱塞為兩級(jí)浮動(dòng)柱塞，柱塞與泵筒始終同軸，拉桿上有扶正塊，保證拉桿居中，有效地防止了井斜角較大時(shí)柱塞與泵筒之間的偏磨。

(3)該泵在河南油田現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)15口井，較好地滿足了動(dòng)液面較低的水平井、大斜度井舉升要求，尤其在井斜角超過65°、動(dòng)液面低、斜井泵無(wú)法工作時(shí)，可通過使用該泵，持續(xù)提高油井產(chǎn)量。

[1]閻洪彬，劉景三，劉峰，等.在井斜60°以上井段實(shí)現(xiàn)有桿泵抽油[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2002,26(3):41-45.

[2]張延水，宋念友.抽油泵游動(dòng)閥改進(jìn)設(shè)計(jì)[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2009,38(10)：57-59.

[3]焦麗穎，王洪寶，田榮恩,等.采用半球形柱塞閥的新型斜井抽油泵[J].石油機(jī)械，31(6)：35-36.

[4]李巍,曹剛.彈簧復(fù)位閥罩導(dǎo)向抽油泵泵閥的設(shè)計(jì)研究[J].石油機(jī)械，2004，32(5)：45-46.

[5]李小龍，陳松岳，高軍,等.長(zhǎng)柱塞防砂卡抽油泵礦場(chǎng)應(yīng)用效果及評(píng)價(jià)[J].石油機(jī)械，1990,27(5)：36-38.

編輯：劉洪樹

1673-8217(2016)04-0134-02

2016-03-20

喬榮娜，工程師，1979年生，2003年畢業(yè)于鄭州輕工業(yè)學(xué)院，現(xiàn)從事采油工程研究工作。

TE355.52

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