低效油井舉升方式配套工藝與優化應用

胡興梅

摘要：低產油井大都供液不足，需要深抽，而下部抽油桿柱失穩彎曲是造成桿柱沖程損失及桿管偏磨的直接原因。常規抽油泵由于受泵的結構及加工技術的限制，泵徑不能做得更小，排量與油井供液不匹配；同時，抽油泵的下泵深度又受到泵徑的限制，導致抽油系統供、排油不協調，“大馬拉小車”的問題突出。如何有效地挖掘該類油井的潛力，使油井的產量與開采設備、生產參數處于最佳匹配狀態，達到低能高產的目標是當前開發生產工作的重點。

關鍵詞：低產油井；抽油桿；低產井優化設計技術；配套工藝

針對低產油井普遍存在供求不平衡、泵效低以及桿管偏磨突出等問題，研究開發以小直徑抽油泵、抽油桿防失穩技術、桿管減磨接箍技術和低產井優化設計技術等為主的低產井有桿泵高效舉升配套工藝。采用該配套工藝既能充分發揮和協調油層的供液潛力及抽油設備的排液能力，又可以解決桿管失穩彎曲造成的桿柱沖程損失及偏磨問題，實現了小直徑抽油泵的連續高效舉升。2016年以來現場70余井次的應用表明，采用該配套工藝，抽油泵平均泵效提高18%，免修期延長8月以上，收到了良好的應用效果。

1 技術研究

1.1小直徑抽油泵

小直徑抽油泵改變了抽油泵的進排油方式，將游動閥組設計在泵筒外，固定在泵筒的下端，使其閥球直徑不受泵徑限制，可增大閥球直徑，加大油流通道。此外，閥球質量的增加使得閥球關閉及時，工作靈活，增加了抽油泵的可靠性。小直徑抽油泵主要由柱塞、泵簡、加長筒、進油閥組和出油閥組等組成，上沖程時，抽油桿柱帶動柱塞上行，柱塞下部的空腔體積增大，其腔內的壓力下降，進油閥打開，井內原油經進油閥和出油閥的側面通道進入柱塞下部的空腔內。下沖程時，柱塞下部的空腔體積減小，其腔內的壓力上升，進油閥關閉，空腔內的原油經出油閥的側面通道向下流動，再從出油閥的中部向上打開出油閥排至油管，然后被排到地面。

1.2抽油桿防失穩技術

低產油井大都供液不足，需要深抽，而下部抽油桿柱失穩彎曲是造成桿柱沖程損失及桿管偏磨的直接原因。克服抽油桿下行阻力，消除振動載荷的影響，要從抽油桿集中加重和抽油桿緩沖補償2方面入手，才能有效解決抽油桿失穩的問題。

1.2.1抽油桿集中加重技術

有桿泵在抽油過程中，抽油泵活塞下行過程中由于受阻力的影響，導致下部抽油桿柱失穩彎曲，造成桿管偏磨，摩擦阻力增加。抽油桿集中加重技術就是在抽油桿底部采用防偏磨加重抽油桿，降低中和點的位置，以解決抽油桿失穩問題。防偏磨加重抽油桿主要由中心桿、加重外管和防磨滑套等組成，加重外管套裝在中心桿外，防磨滑套套裝在加重外管外。防偏磨加重抽油桿位于桿柱的最下端，抽油時，中心桿承受載荷，外管起到加重的作用，中心桿受拉扶正外管，提高了桿柱的穩定性。同時外管的重力通過上管壓下管的方式向下傳遞，集中加到抽油泵活塞上，使抽油桿柱的中和點下移，以解決抽油泵活塞下行阻力造成的下部抽油桿柱失穩彎曲及桿管偏磨問題。

1.2.2抽油桿緩沖補償技術

抽油桿緩沖補償技術主要是采用抽油桿補償器來解決振動載荷造成的桿柱失穩彎曲及桿管偏磨問題。抽油桿補償器主要由上接頭、中心桿、外筒和下接頭組成。上接頭與中心桿連接，外筒套裝在中心桿外，外筒與中心桿之間可以相對滑動。抽油桿補償器連接在抽油桿柱的失穩部位，抽油桿失穩彎曲之前，外筒與中心桿之間相對滑動，抽油桿柱的彈性勢能通過抽油桿補償器轉化為抽油桿柱的重力勢能，使抽油桿失穩彎曲的彈性力得到釋放，進而提高抽油桿柱的穩定性。同時在液體阻尼的作用下，抽油桿柱上的振動載荷快速衰減，抽油桿柱不會失穩，抽油桿與油管之間也不會產生接觸壓力，從而防止抽油桿與油管之間的偏磨。

1.3桿管減磨接箍技術

低產油井中，除了抽油桿應用常規抗磨副減輕本體偏磨外，油管端部、抽油桿接箍磨損也比較突出。因此，研制了抽油桿、油管減磨接箍，解決了因油管、抽油桿接箍磨損造成的管桿失效問題。

1.3.1抽油桿減磨接箍

抽油桿減磨接箍是在普通抽油桿接箍表面熔結高強度非金屬材料，該材料主要由高強度碳纖維及石墨等材料熔結而成，具有強度高、耐腐蝕和摩擦因數低的特點，與普通油管配套使用，能有效保護油管免受磨損。

1.3.2油管減磨接箍

針對油管端部磕碰磨損問題，對油管接箍內表面結構進行了圓滑過渡設計，內孔尺寸設計為硒lmm，并對內表面進行了硬化光潔處理。當抽油桿接箍經過油管端部時，因有油管減磨接箍的扶正和圓滑過渡設計，能有效消除抽油桿接箍與油管端部的碰撞和切屑磨損，大大減緩桿管接箍的磨損。

1.4低產井優化設計技術

低產井液面低、泵掛深，桿柱承受載荷加大，抽油桿斷脫和生產故障率增加。據統計，油田近三年因桿柱斷脫造成檢泵326井次。為此，研制了低產井有桿泵優化軟件。在油井產能分析的基礎上，進行舉升工藝設備適應性分析和生產參數的優化設計，具有油井不動管桿柱的抽汲參數調整和新井或措施井抽油設備選擇與抽汲參數設計2大計算功能，并實現了加重桿、補償器和減磨接箍安裝位置的優化設計，具體程序框圖見圖1。

圖1低產井優化流程框圖

2 關鍵技術

2.1小直徑抽油泵技術

改變抽油泵的進排油方式，將游動閥組設計在泵筒外，固定在泵筒的下端，其閥球直徑不受泵徑限制，在增大閥球直徑、加大油流通道的同時，可形成更小直徑抽油泵，進一步加深泵掛，對低產井有更好的適應性。

2.2抽油桿防失穩技術

防偏磨加重抽油桿和抽油桿補償器綜合應用，克服了抽油桿柱下行阻力，改善了桿柱的受力狀況，減輕桿柱的失穩彎曲，消除振動的影響，有效地解決了抽油桿柱失穩的問題。

2.3防偏減磨技術

抽油桿減磨接箍無活塞疊加效應，摩擦因數小，不增加下行阻力。油管減磨接箍最小內徑為61 mm，表面鎳磷鍍精化處理后抗磨防腐。桿管減磨接箍的配套應用，使抽油桿與油管從本體與連接處更大限度地限制了偏磨。

3 結 論

（1）采用低產井有桿泵高效舉升配套工藝技術既解決了“大馬拉小車”的問題，又充分利用了能源，達到了節能降耗和防偏減磨的目的，促進了采收率的提高。（2）該配套工藝技術在低產井中應用良好，在加深泵掛的同時，采取有效的防偏磨油井治理措施，提高了泵效，延長了油井免修期。（3）該配套工藝技術實現了低產井的有桿泵小排量連續舉升，充分發揮和協調了油層的供液潛力及抽油設備的排液能力，滿足低產井高效舉升的要求，拓展了有桿泵的應用范圍。

參考文獻：

[1] 郝忠獻，耿莉，呂增烈，張立新，雷德榮.高溫采油泵舉升技術試驗研究[J].石油礦場機械.2016（01）endprint