短柱塞防砂抽油泵的研究與應用

周小東

摘要：目前油田采用的抽油泵主要由泵筒（包括固定閥）、柱塞（包括上游動閥、下游動閥）組成。它與油管構成出油通道。柱塞上閥罩的圓柱面上開有三個出油孔。正常工作時，液流和砂對上閥罩的沖蝕損壞，閥罩斷裂，砂卡、砂阻，油井檢泵周期短。針對上述問題我們進行了防砂抽油泵的研究，最終研究出了短柱塞防砂抽油泵，通過現場試驗，該泵具有極大的推廣價值。

關鍵詞：短柱塞;防砂抽油泵;出油孔;閥罩

1 常規管式泵工作中存在的問題

目前油田采用的管式抽油泵，主要由泵筒（包括固定閥）、柱塞（包括上游動閥、下游動閥）組成，它與油管連接構成出油通道，柱塞上閥罩的圓柱面上開有三個出油孔。正常工作時，靠柱塞中的上游動閥、下游動閥與泵筒上的固定閥交替開、閉，將油源源不斷的抽到地面;但在長期生產實踐中，由于油井出砂、高流速沖擊等，管式抽油泵存在以下缺陷：

①柱塞上行時，井液從泵筒固定閥吸入，從柱塞下游動閥、上游動閥排出。在含砂油井中，砂粒極易進入泵筒和柱塞密封間隙造成柱塞砂卡停產;

②活塞過長，當抽油泵停止工作時，由于液體相對靜止，活塞內一段液體中的砂粒沉積到活塞下游動閥上表面，造成砂埋下游動閥，使油井不能正常生產;

③閥罩橫截面積小、強度低、過流面積小，高速流動的氣、砂、液體混合物長時間沖蝕造成上閥罩斷裂。因此，要延長檢泵周期，提高油井產量，降低生產成本，就必須解決目前抽油泵存在的以上問題。

2 短柱塞防砂抽油泵改造

針對現有技術所存在的缺陷，要解決的技術問題就是要解決閥罩斷和活塞內液體沉砂問題，來保證抽油泵停止工作時柱塞內液體不沉砂或少沉砂，減輕液流對上閥罩的沖蝕而延長斷裂時間。

為解決這一技術問題，我們在原有管式泵的基礎上將下游動閥與上游動閥相貼設置，來解決抽油泵停止工作時下游動閥上積存的沙粒大大減少，避免下游動閥被砂埋;同時，拉長上閥罩，改三孔出油為兩孔出油，增大上閥罩實體面積和出油孔面積，達到降低同等總量液體混合物對上閥罩的沖蝕，從而達到避免砂埋下游動閥，延長上閥罩使用壽命的目的。

3 短柱塞防砂抽油泵結構及工作原理

短柱塞防砂抽油泵是常規管式泵的改型，將柱塞適度縮短，柱塞上閥罩圓柱面由三個出油孔改為兩個并適度延長。改造后的抽油泵由泵筒（包括固定閥）、短柱塞（包括上游動閥、下游動閥）組成，它與油管連接構成出油通道。

上沖程時，柱塞下面的下泵腔，容積增大，壓力減小，進油閥在其上下壓差的作用下打開，原油進人下腔，與此同時，出油閥在其上下壓差作用下關閉，柱塞上面的上泵腔內的原油沿油管排到地面。同理，下沖程時，柱塞壓縮進油閥和出油閥之間的原油，使進油閥關閉、出油閥打開，下泵腔原油進人上泵腔，柱塞一上一下，抽油泵完成一次循環，如此周而復始將油源源不斷的抽到地面。

4 短柱塞防砂抽油泵優點

①縮短柱塞尺寸、減少柱塞與泵筒的接觸面積，減少井液砂粒進入泵筒與柱塞密封間隙的幾率，避免砂卡柱塞現象發生;

②將下游動閥與上游動閥的距離縮至最短，減少油井停抽后砂粒在柱塞內下游動閥上的存積，避免砂埋下游動閥事故的發生;

③加長上閥罩，同時將上閥罩上的三個出油孔改為兩個出油孔，并將出油孔軸向拉長，從而保證在出油孔流道面積不減少的情況下，增加上閥罩橫截面面積，加強了上閥罩處強度，降低液流通過出油孔的流速，提高上閥罩抗沖蝕的能力，延長上閥罩的使用壽命;

④柱塞體底部進油口改為喇叭口，降低液流阻力，誘導井液入泵。

5 效益評價

通過現場應用，短柱塞防砂抽油泵解決了出砂油井活塞砂阻問題，延長了閥罩使用時間，緩解了氣液混合物、砂對上閥罩的沖蝕，減輕了砂埋下游動閥程度，在相同油井上使用，檢泵周期延長了1/5及以上。按平均檢泵周期365天、檢泵費用4萬元/口，檢泵占產時間2天，單井日產油3噸，噸油3000元計算，每口井可節約修井費用0.8萬元，檢泵期內可多采原油1.1噸;因此，短柱塞防砂抽油泵具有極其廣泛的推廣價值。