國內油田抽油泵應用工況及失效形式綜述

屈文濤，郝彥龍

（1西安石油大學陜西西安 710065）

（2陜西延長石油機械裝備制造有限公司陜西延安 716000）

1 國內油田抽油泵應用工況

1.1 高含水生產

在油田開采的后期高含水階段，抽油泵的工況主要就是隨著含水上升，而隨著地層出砂問題逐漸嚴峻，在泵筒與柱塞之間產生的摩擦也呈現半干摩擦轉化。同時，在長期開發的油田中，因為頻繁的酸化作用、壓裂修井等作用的影響，導致出現了一些腐蝕性的流體，結垢介質也在不斷的增加。

1.2 注聚合物生產

在油田的三次采油階段中，隨著聚合物注入時間的增加，其開采的濃度也在不斷上升。抽油泵長期的在高含水階段的狀況中施工，在聚合物的影響之下，采出的液流也變為了冪率，模型，這樣其粘度就會不斷的增加，導致桿管的受力狀況受到影響，出現了較為嚴重的惡化問題，造成井下偏磨的問題。同時，在水驅階段中并沒有將原油重質成分驅替出來，增加了結蠟的概率。

1.3 稠油開發

我國現階段應用的桿泵生產的稠油工況可以分為三種類型，其具體如下：

第一，蒸汽吞吐井此種類型的蒸汽吞吐井的原有粘度相對較大，膠結物質相對較多，存在著井下溫度過高以及出砂較為嚴重的特征。主要就是因為在一個蒸汽吞吐周期中的產量、含水以及井下的溫度具有周期性的波動問題，很容易出現疲勞破損、腐蝕以及井液進泵較為困難的問題。

第二，蒸汽驅井具有單井產液量較高，油層溫度較高的特征，其存在較強的腐蝕性，出砂率也相對較高。而如果在此種環境中應用普通的抽油泵，在一些重要的零部件上會在高溫、潮濕的環境中出現腐蝕以及高溫變形的問題。而因為蒸汽進入井筒之后，隨著壓力的降低，會出現一定的閃蒸問題；在吸入泵腔體中進入液體之后，就會降低壓力，導致其再次出現閃蒸的問題。這樣就會產生大量的水蒸氣，導致抽油泵在工作過程中出現了氣鎖問題，無法正常生產作業。

第三，深井稠油 在油藏較深且原油粘度較高的時候，井筒就會存在舉升較為困難的問題，而在多數的狀況之下抽油泵會在化學將粘、摻水以及摻稀油生產的工況中生產作業。

第四，低產深井進入到開發后期的時候，隨著地層壓力的降低，油井的產量也會降低，其含水量就會持續上升，進而導致下泵深度逐漸加深，在初期的時候其主要就是出現泵受交應變力幅度增大、出現較為嚴重的偏磨問題、其漏失量較大，存在泵效小以及檢泵周期也相對較短。

而在出現供液不足的時候，氣體對抽油泵產生的影響也會顯著提升，而在上沖的時候，在固定閥與游動閥之間有圈閉的氣體，在膨脹之后無法應用降低的壓縮腔體壓力小于泵的吸入壓力，且固定閥無法打開，泵則就會出現上沖程氣鎖；在泵中壓力排出壓力地域油管中的液柱壓力的時候，游動閥則無法打開，而泵在下沖程的時候出現氣鎖。在嚴重的時候，在上下沖程的時候會出現氣鎖的問題。

1.4 斜井以及水平井生產

在近些年的發展中，我國水平井采油技術不斷成熟，而水平井數也在不斷的增加，而水平井舉升方面還是主要應用有桿泵抽油的方式進行處理。而對于水平井，在下泵的深度要高于造斜點之后，然后在隨著下泵的深度而逐漸增加，隨著傾斜角的不斷增加，這樣在抽油桿以及油管之間的摩擦阻力會不斷的提升，而隨著偏磨問題的出現，會增加此種問題的出現概率。

同時，在傾斜的狀態之下，因為閥罩內壁以及球座孔周沿產生的臺階，在特定的傾斜角的時候對于球閥會起到一定的滯留性作用。在泵閥的關閉滯后，會出現較為嚴重的漏失量，這樣就會降低泵效。

1.5 高氣液比井以及排水采氣井

高氣液比井在我國油田中具有一定的比例；而排水采氣井的數量不大，但是這種類型的油氣井對于抽油泵的放氣要求較為嚴格，可以滿足深抽、防腐蝕等特征。

2 抽油泵失效原因分析

對有桿泵井失效原因進行分析，通過現場調查以及綜合性分析，在實踐中可以確定導致抽油泵出現失效的主要因素可以分為以下幾點：

2.1 砂粒在管柱中出現沉降

因為油井出砂的含量較大，在含水量較高的時候，因為地層油中的砂粒會混合在地層的水中，而因為不同介質的攜砂能力與介質為正比關系，原油的薪度數值要高于地層水的薪度數值，這樣就會導致在相同流速之下地層水的攜砂能力不足，導致部分砂粒在重力作用而出現下沉的時候，導致卡泵以及砂埋等問題。在泵沒有完全被卡死的時候，在柱塞以及泵筒之間存在的相對運動就會導致柱塞的表面業績在泵筒的內表面中出現劃傷的問題，這些劃傷在數量達到一定的程度的時候就會降低泵效。

2.2 磨損與腐蝕的雙重作用

如果砂粒進入到泵筒以及柱塞之間，而就會導致柱塞與泵筒表面之間出現大量的磨損問題，而土工表面層磨損之后，基體暴露出來，因為井液介質的強電解性以及弱酸性影響，導致芯部位置受到腐蝕性的影響，也會出現不同程度的磨損問題。同時，在高壓差之下，一些含砂液體就會對柱塞以及泵筒產生一定的水力切割問題，這樣則就會加劇磨損問題。

2.3 柱塞以及泵筒結垢問題

沒有對注入水進行處理就循環應用，在加上現階段一些油田純注水無法滿足實際的需求，也逐漸的應用了注聚合物等，導致井下產出液的成本逐漸復雜，隨著礦化度的升高，導致柱塞與泵筒結垢問題越來越嚴重，在結垢較為致密且附著力會變強的時候，就會出現各種危害問題。

2.4 抽油泵的結構

普通類型的抽油泵在結垢上沒有設置擋砂掛垢的措施，在柱塞的端部位置會存在一個錐面，抽油泵在往復運動過程中會直接的沉降在柱塞以及泵筒的間隙之中，因為抽油泵的柱塞中的防砂槽僅僅具有擋砂以及刮砂的作用，如果出現存砂則就會導致塞泵筒出現磨損等問題。

2.5 表面處理以及材料

在調查中發發現，如果柱塞以及泵筒的表面處理工藝存在問題會影響應用壽命，同樣柱塞以及泵筒材料也是影響應用期限的關鍵因素。柱塞以及泵筒屬于一對摩擦副，通過研究表面，表面材料與砂粒摩擦系數會直接決定砂粒是否會出現堵塞間隙的問題。對此，如果柱塞以及泵筒的處理以及材料選擇不當就會導致質量問題。

2.6 凡爾座凡爾罩凡爾球的磨損腐蝕

在抽油桿的運行過程中主要就是利用游動閥與活塞之間連接，而活塞往復運動就會導致游動閥罩承載的一定的變載荷應力。閥在開啟閉合的過程中，持續的撞擊則就會造成磨損、疲勞等問題。而凡爾罩作為出口，如果液流方向受到影響，就會導致其受到沖刷以及腐蝕性的影響，這樣就會降低整體的密封性，出現斷裂失效的問題。

2.7 柱塞和泵筒間隙

柱塞以及泵筒之間的配屬于一種往復運動之間的間隙配合。在這種相對運動過程中配合面之間的微小間隙具有密封性的作用，這種微小間隙也會存在一定的液體漏失問題，其具有潤滑以及冷卻的作用。泵隙是叫我關鍵的技術參數，直接決定著抽油泵的效率與質量，也會影響檢泵的周期。

2.8 井下管串偏磨以及腐蝕性問題

因為各種因素會導致油管以及抽油桿接出現磨損以及腐蝕性問題，一些物質如果在泵上沉積，也會造成密封后的漏失問題。

2.9 泵掛深度

隨著油井泵掛的不斷加深，抽油泵承受載荷也會不斷的增大，這樣就會導致柱塞以及泵筒壓力與摩擦力的增大，增強井液對柱塞以及泵筒液力的沖刷，在其他因素的作用之下，則就會加快泵的失效。

2.10 井身結構

泵筒長在4m～9m的范圍中，如果掛泵段井身不是垂直的，則就會導致泵筒出現變形的問題，柱塞與泵筒局部接觸的問題，這樣就會造成泵筒之間的局部磨損以及腐蝕性問題。

而井下溫度和壓力也會在一定程度上加劇泵筒與柱塞之間的腐蝕，嚴重的甚至會導致泵筒變形等問題。

3 抽油泵失效控制措施

3.1 改進抽油泵的工藝設計

要解決游動閥罩容易出現斷裂的問題，在實踐中要改進深井抽油泵出油閥閥罩的結構、尺寸，根據實際狀況合理的改進閥罩的具體尺寸，適當的加長閥罩的長度以及壁厚，保障閥罩的承載面積在增大的同時不會減少出油通道。而通過改進，其效果顯著。

要應用空心拉桿鏈接柱塞，應用好柱塞出液通道上移到油管中，因為游動閥罩并不會受到泵筒中內徑的限制與影響，在實踐中可以根據要改進的上游動閥罩的尺寸以及結構進行處理，適當的擴大出液的面積，增強其整體的承載面積。

在實踐中，為了增強閥以及閥罩的耐腐蝕性以及螺紋的強度，要應用不銹鋼3cr13號的不銹鋼。為了避免固定閥球出現花紋問題，在操作中出現漏失等問題，可以將固定閥的上罩加工形成圓弧形，其表面較為光滑，可以提升抽油泵閥壓緊接頭斷面的光潔度，在實踐中為了減少砂以及鹽進入過程中的配合間隙，可以在泵上增加擋砂環。

3.2 重視抽油泵的質量管理與控制

第一，重視螺紋的抽檢處理。在應用過程中，要在螺紋規檢查螺紋的基礎之上，適當的增加牙型角、螺紋光潔度等相關檢查內容，提升螺紋質量。第二，要重視粘接劑以及粘接工藝的管理。應用620的粘結劑，提升粘接的能力，在粘接之前要徹底的清洗、烘干螺紋，保障涂膠的均勻性，提升預緊力；第三，要及時完善修訂抽油泵試壓壓力的標準，合理的規范試壓程序與內容。

3.3 完善采油工藝配套設備

要就是清洗井筒較臟的油井，對于出砂以及存在井下落物的油井，要通過接繞絲篩管的方式進行處理，避免在泵內進入臟污物質；通過防沙泵或者雙固定閥抽油泵進行處理。

4 結語

分析抽油泵的失效原因分析，了解我國國內油田抽油泵應用工況，綜合實際狀況探究有效的解決對策與手段，可以提升抽油泵質量，進而保障生產安全，提升整體經濟效益。