抽油機井卡泵問題分析及預防措施

田健(中國石油冀東油田南堡作業(yè)區(qū)，河北 唐山 063200)

1 抽油機井出現(xiàn)卡泵問題的原因

抽油機井如果在石油的開采過程中出現(xiàn)卡泵的情況，就會嚴重地影響石油開采的效率，使得生產(chǎn)效率急速降低，并且對卡泵的抽油機井進行維修的費用也是十分高昂的，所以在實際的石油開采工作中做好對抽油機井卡泵問題的預防是十分重要的。對于抽油機井的卡泵故障來說，預防措施的重要性是大于后期的維修措施的重要性的。所以在冀東油田的實際石油開采工作中，要做好抽油機井卡泵的預防工作，一旦發(fā)生抽油機井卡泵的情況，相關(guān)工作人員要第一時間發(fā)現(xiàn)并對其做出判斷，進而采取相對應(yīng)的措施，使得減少卡泵問題對生產(chǎn)效率的影響，從而保障石油開采企業(yè)的經(jīng)濟效益不受影響。

1.1 堆積蠟過多造成的卡泵

石油中的成分是十分復雜的，而通常情況下開采出的原油中都會含有一定含量的蠟。而是石油中含蠟的原因是比較復雜的，高含蠟的原油其實很少出現(xiàn)在石油的高產(chǎn)地區(qū)，比如說在中東或者墨西哥地區(qū)開采出的石油含蠟量其實是不高的。但是在一些特點的地區(qū)石油中的含蠟量是比較高的，比如說我國的東部地區(qū)。在冀東地區(qū)的石油開采中，基本上每時每刻都在和蠟進行打交道，蠟在油管中的凝結(jié)問題是十分令人頭痛的，在石油沒有被開采的時候，因為地層下的高溫高壓，蠟一般都是呈現(xiàn)液態(tài)的狀態(tài)，而當原油從井底上升到井口的時候隨著壓力和溫度的減小，蠟就會從原油之中自然地分離出來，從而凝結(jié)在油管中，這就是抽油機井油管結(jié)蠟的原因。而在抽油機井中堆積的蠟地體積到一定程度的時候，就會出現(xiàn)抽油機井卡泵的情況，而由于這種原因出現(xiàn)卡泵的問題是，清理的難度是比較高的，所以清理的費用也隨之提升。由于抽油機井中堆積蠟過多而導致抽油機井出現(xiàn)卡泵的問題在很多地區(qū)中出現(xiàn)的頻率是很高的，這種情況目前并沒有一勞永逸的辦法。而在抽油機井中的聚驅(qū)井和低產(chǎn)井是比較容易結(jié)蠟的部位，聚驅(qū)井中的油樣和其他的油樣相比較，聚驅(qū)井中的油樣的膠質(zhì)和瀝青含量是比較高的，所以結(jié)蠟的情況比較嚴重。在低產(chǎn)井中，油和水的會在此井中充分的混合，從而形成乳狀液的形態(tài)，這個時候油井中整體的摩擦阻力會變得很大，這也使得結(jié)蠟的情況比較嚴重，并且在低產(chǎn)井中內(nèi)管的液體流動速度也會比較小，溫度也在持續(xù)的降低，這些都是造成結(jié)蠟嚴重的原因。

1.2 工具磨損造成的卡泵

在石油的開采過程中不可避免地就會使用各種各樣的井下開采工具，而井下開采工具大部分都是機械工具。而這些在井下使用的開采機械工具出現(xiàn)故障的時候，也會使得抽油機井出現(xiàn)卡泵的問題。抽油機井是一個十分龐大并且組成精密復雜的設(shè)備，其中不論任何的零部件出現(xiàn)故障都會導致抽油機井出現(xiàn)卡泵的問題。具體來說，隨著石油開采深度的不斷加深，抽油機井中的凡爾罩可能會出現(xiàn)磨損的情況，當磨損程度比較嚴重的時候，凡爾罩中的凡爾球就會在結(jié)構(gòu)中因為摩擦阻力的增大而無法順利運動，從而使得流通的通道出現(xiàn)堵塞的情況。這就讓整個泵筒的空間形成了比較密閉的情況，結(jié)構(gòu)中的活塞也沒有辦法向下運動，最終出現(xiàn)地面光桿和驢頭不能夠同時運動，進而出現(xiàn)卡泵的情況。

1.3 砂石造成的卡泵

在進行石油的開采工作中，異物造成的抽油機井卡泵出現(xiàn)的頻率也是比較高的，而在異物卡泵問題中，出現(xiàn)頻率最高的異物則是砂石，砂卡泵。出現(xiàn)這種情況的原因則是，在石油開采的過程中，在抽油機井開展抽油工作時，因為地層的壓力是比地層的強度要高很多的，所以在抽油機井進行抽油的時候，油井中就會涌出大量的砂石，在砂石數(shù)量如此之多的情況之下，抽油機井很容易的就會出現(xiàn)卡泵的問題。由于異物造成的卡泵問題中，大部分的情況都是由于壓力的不均，導致砂石的涌出進而導致卡泵的情況出現(xiàn)，除了砂石的原因外，還有很多出現(xiàn)卡泵問題也是由于設(shè)備中結(jié)垢的數(shù)量過多造成的，這些都是異物造成卡泵的原因。

1.4 結(jié)垢造成的卡泵

在抽油機井進行石油開采工作的時候，由于結(jié)垢原因造成的卡泵現(xiàn)象也是十分多見的。由于原油中的成分比較復雜，油田中的原油結(jié)垢離子的含量比較高，在進行石油開采工作時，原油從溫度比較高的層流入到抽油井中的井筒時，原油的溫度會急劇下降，這就導致原本在原油中的各種結(jié)垢離子由于溫度的劇烈變化從而析出，吸附在油管之中。原油中的結(jié)垢離子大體上是以碳酸鹽類為主，結(jié)垢基本上會聚集在抽油機井的油管或者是其他管道以及抽油桿中。由于結(jié)垢離子中基本上都是由碳酸離子構(gòu)成的，而吸附在油管、抽油桿中的碳酸鈣結(jié)垢又十分的堅硬和牢固，這些碳酸鈣結(jié)垢吸附在管道中時，而且在清理的方案選擇上，為了保證管道不被腐蝕，還必須要選擇一些腐蝕性比較小的化學溶劑，所以管道結(jié)垢導致的卡泵問題后期的治理和維修工作難度是比較高的。從這個角度上來看，預防結(jié)垢造成的卡泵是十分重要的。其實不論是任何原因造成的卡泵問題都是預防大于后期治理維修，而結(jié)垢問題由于后期治理的麻煩程度比較高，所以在日常的石油開采工作中更要做好結(jié)垢的預防工作[1]。

1.5 其他原因造成的卡泵

在抽油機井開展抽油工作的時候，卡泵故障的出現(xiàn)原因是比較多的，大體上可以分為上述的三種，異物，工具磨損，堆積蠟過多以及下列的一種，下行的阻力過大，導致的開采異常產(chǎn)生的卡泵問題，原油通常情況下都處在地層之下，那么地層中的物質(zhì)是未知的，所以在開采原油過程中的下行阻力也是不確定的。當在進行開采的過程中由于下行的阻力過大的情況，地面上的抽油機井會出現(xiàn)地面光桿和驢頭運動不同步的問題，也就是會出現(xiàn)卡泵的情況。下行阻力過大的原因基本上可以分為兩種，一是外部的阻力過大，而是機械內(nèi)部由于磨損導致的摩擦阻力增大。另一方面，當開展石油開采工作的過程中，當閥門關(guān)閉的時候或者是冷輸區(qū)域出現(xiàn)堵塞的情況時候，機械內(nèi)部的油壓會隨之升高，這種情況也會使得抽油機井的下行阻力過大，進而產(chǎn)生卡泵的問題[2]。

2 預防抽油機井出現(xiàn)卡泵問題的具體措施

2.1 堆積蠟過多造成卡泵問題的預防措施

出現(xiàn)堆積蠟過多進而造成抽油機井卡泵問題的出現(xiàn)，究其本質(zhì)原因就是相關(guān)工作人員的清蠟，防蠟工作并沒有按照相對應(yīng)的規(guī)章制度來開展工作，地面設(shè)備不可避免地就會出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，被腐蝕的程度也會越來越高，這就會產(chǎn)生壓力過低的情況。而清除蠟的有效手段就是使用熱清洗方法對油管中的堆積蠟進行清理，而熱清洗會加速設(shè)備的老化和腐蝕，所以熱清洗的時間不適宜過長，而清洗的時間過短的話則會出現(xiàn)堆積蠟清理不凈的情況出現(xiàn)，通常情況下熱清洗的時間要維持在兩小時到四小時之間，在這個時間段之內(nèi)，對設(shè)備造成的影響會降到最低，并且對油管內(nèi)堆積蠟的清理程度也是最高的。清理油管內(nèi)的堆積蠟第二種方式就是使用復合熱洗方法，如果在使用熱清洗之后對油管中堆積蠟的含量進行檢測時發(fā)現(xiàn)其中堆積蠟的含量沒有達到預期的要求的時候，相關(guān)的工作人員就可以使用復合熱洗法，一般情況下來說可以使用高壓的方式對油管進行清洗。當油管中堆積蠟的堆積情況較為嚴重的時候，要優(yōu)先使用高壓熱清洗辦法對其中的堆積蠟進行清理。那么為了解決這個問題，復合熱清洗這種清理方式就應(yīng)運而生，復合熱清洗方法的開始階段是要先對油管進行半小時左右的預熱處理，減少堆積蠟對油管的吸附能力，然后再對油管中的堆積蠟進行高壓沖洗，這樣一來就可以有效地清理油管中的堆積蠟。

2.2 工具磨損造成卡泵問題的預防措施

工具磨損造成抽油機井卡泵的問題預防措施主要從管理層面入手，因為在石油的開采工作中工具的磨損是不可避免的，需要現(xiàn)場的工作人員定時定期的對抽油機井的各種設(shè)備進行檢測，發(fā)現(xiàn)有磨損的情況及時的開展維修和治理工作。管理人員可以根據(jù)抽油機井的不同工具的磨損情況來進行分類管理，首先要詳細地記錄具體的生產(chǎn)數(shù)據(jù)和油井作業(yè)記錄，并且詳細地對施工圖進行分析。其次管人員要經(jīng)常到現(xiàn)場進行觀察，結(jié)合施工圖和生產(chǎn)資料進行分析和觀察，發(fā)現(xiàn)在生產(chǎn)過程中不尋常的情況立即采取相對應(yīng)的措施，從而避免抽油機井出現(xiàn)卡泵的情況。最后，要對抽油機井發(fā)生卡泵的次數(shù)和原因做出詳細的統(tǒng)計，具體問題具體分析。

2.3 砂石原因造成卡泵問題的預防措施

砂石原因造成的抽油機井卡泵問題出現(xiàn)的一般比較突然，造成的損失可能也會很大，所以在日常的時候開采工作中要著重的注意對砂石原因造成的卡泵問題。注意開采工作中砂石對設(shè)備的影響，并及時地發(fā)現(xiàn)問題然后解決問題。在石油開采的工作中，如果發(fā)現(xiàn)地層內(nèi)的壓力和地層本身的強度差距過大的時候，現(xiàn)場的工作人員就要提前做出準備，當卡泵問題出現(xiàn)的時候第一時間做出反應(yīng)，減少卡泵帶來的損失。如果抽油機井在近期已經(jīng)作了熱清洗工作對其中堆積蠟進行清洗，并且抽油機的負荷并不是很高，而且進行出現(xiàn)過壓裂井，套管錯斷井，當前油田的地層出現(xiàn)過砂石，現(xiàn)場工作區(qū)域的光桿向下的阻力非常大并且已經(jīng)停止運轉(zhuǎn)了。在這些情況出現(xiàn)的時候，抽油機井出現(xiàn)卡泵的情況就可以基本上肯定是砂石的原因?qū)е碌摹Ｄ敲船F(xiàn)場的工作人員應(yīng)當首先對設(shè)備進行打卡處理，如果情況不能得到緩解的話，工作人員就要將設(shè)備中的活塞提出并對泵筒進行細致的高壓清洗。

2.4 結(jié)垢原因造成卡泵問題的預防措施

隨著石油開采工作的不斷深入，地層中原油的離子平衡就會被打破，地層中的碳酸氫根就會轉(zhuǎn)化成碳酸根。當?shù)貙又械奶妓岣可仙臅r候，抽油機井將碳酸氫根含量豐富的石油抽到地面時，在油管中形成碳酸鹽的沉淀，沉淀的質(zhì)量達到一定程度時就會在油管中形成碳酸鹽結(jié)垢。這些碳酸鹽結(jié)垢屬于晶型垢，如果因為結(jié)垢原因?qū)е碌目ū煤笃诘那謇砉ぷ麟y度會十分大，進而影響到石油開采的效率，使得企業(yè)的經(jīng)濟效益受到不小的損失。所以，在實際的工作中要著重對這種原因造成的卡泵進行預防。經(jīng)過查閱相關(guān)資料可以得知，當抽油機井即將出現(xiàn)結(jié)垢的情況之前時，采出液的pH值會有明顯的升高，當抽油井中的結(jié)垢到臨界點的時候，采出液中的鈣離子和鎂離子數(shù)量會明顯的減少，碳酸氫根轉(zhuǎn)化成碳酸根的數(shù)量也會減少，從而進入到結(jié)垢期。所以現(xiàn)場的工作人員要定時定期的對采出液的pH值進行檢測，當采出液的pH值大于9的時候則是表示管道內(nèi)已經(jīng)進入了結(jié)垢期，相關(guān)工作人員要及時采取相應(yīng)的清理措施，防止管道內(nèi)結(jié)垢的數(shù)量增多，以免導致卡泵的情況出現(xiàn)。

2.5 其他原因造成卡泵問題的預防措施

一般由于設(shè)備自身情況所產(chǎn)生的卡泵問題通常被稱之為假卡泵，假卡泵這種現(xiàn)在的治理難度不高，大多數(shù)都是一些意外情況，比如說在油水井的生產(chǎn)過程中，抽油桿由于作用力的原因出現(xiàn)斷脫的情況，造成桿下不去，這種就是典型的假卡泵問題，那么判斷假卡泵的實際操作是現(xiàn)場相關(guān)的工作人員可以使用管鉗對其進行旋轉(zhuǎn)，如果可以輕松地旋轉(zhuǎn)并且不反彈，就可以直接判斷為假卡泵，對抽油井的相關(guān)設(shè)備進行簡單調(diào)整就可以修復。還有一種情況出現(xiàn)的頻率也比較高，由于冀東油田處于我國的東部，在冬季的時候氣溫比較低，所以抽油機井的減速箱中的機油很容易受到溫度的影響出現(xiàn)冷凝的情況，那么一旦機油發(fā)生冷凝，就會導致減速箱內(nèi)部的齒輪無法正常運轉(zhuǎn)，這種情況也會出現(xiàn)假卡泵的情況。

3 結(jié)語

綜上所述，抽油機井出現(xiàn)卡泵的原因可以總結(jié)為五個：堆積蠟過多、砂石原因、工具磨損原因、結(jié)垢原因以及其他原因。本文通過對這五種原因?qū)е碌目ū脝栴}進行簡單的分析后提出了相應(yīng)的預防措施，相關(guān)工作人員可以在實際工作中通過預防的措施來減少卡泵問題對石油開采工作的影響。