稀油强启闭抽油泵的研制及在河南油田的应用

2016-08-24乔荣娜侯双亮胡英才杨柏阳

石油地质与工程 2016年4期

关键词：稀油抽油泵斜角

乔荣娜,侯双亮,胡英才,仵　伟,赵　娜,杨柏阳

(1.中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院，河南南阳 473132；2.中国石化河南油田工程公司国际公司)

稀油强启闭抽油泵的研制及在河南油田的应用

乔荣娜1,侯双亮1,胡英才1,仵伟2,赵娜1,杨柏阳1

(1.中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院，河南南阳 473132；2.中国石化河南油田工程公司国际公司)

针对河南油田部分稀油水平井、大斜度井地层能量弱、动液面低、产液量低，目前在用的管式泵无法下至井斜角超过65°以上井眼的问题，研制了稀油强启闭抽油泵。该泵泵筒采用过桥泵结构，适应下深需求；游动阀采用强启闭拉杆结构，固定阀采用球阀串杆并上下扶正的结构，不受井斜角的影响，可适应90°井斜角。截至2014年6月，该泵在河南油田现场应用15口井，井斜角最大81°，生产时间最长26个月，有效满足了低液面大斜度井、水平井的举升需求。

河南油田；稀油水平井；强启闭抽油泵

目前河南油田东部稀油水平井多采用斜井泵(适应井斜角在65°以内)举升[1], 春光油田水平井采用φ44、φ56管式泵举升(适应井斜角在45°以内)。在河南油田东部开井的34口稀油水平井日均产液15 t以下的油井有19口，其中有16口井日均产液在10 t以下；部分油井地层本身能量较弱，虽采取了压裂、酸化等技术措施，但是效果不明显；部分井动液面较低，需要加深泵挂；春光油田出砂、结蜡问题较严重，采油速度高，无能量补充情况下，动液面降低，也需要加深泵挂；加大下泵深度、沉没度，可从一定程度上增大产液量。为此，需要研制可适应井斜角较大的强闭抽油泵，并配套相应的杆管优化设计技术，满足水平井、大斜度井高效举升的要求。

1　结构及工作原理

1.1结构

稀油强启闭抽油泵的设计主要考虑以下几个方面：①泵挂处大井斜角时，泵阀启闭及时，不产生径向漂移，不存在阀与阀座处液体漏失现象；②泵挂处井斜角较大时，柱塞与泵筒之间偏磨不严重，不会出现柱塞卡泵及柱塞与泵筒之间漏失现象；③在动液面较低、加深泵挂情况下，泵筒强度能够承受上部液柱压力，泵筒不变形；④具有一定防砂功能。

该泵是在过桥泵的基础上改进而来，主要由泵筒、两级强启闭游动阀、浮动柱塞、固定阀总成、上下接头等构成(图1)。泵筒采用过桥泵形式，以适应下深对泵筒强度要求。

图1　稀油强启闭抽油泵结构图

(1)柱塞采用强启闭多级浮动柱塞，各密封单元与阀杆及杆柱之间处于游离状态，杆柱的偏心力作用在扶正器上，由扶正器承受偏磨，可有效避免各密封单元的偏磨。

(2)游动阀采用强启闭结构，在拉杆拉力作用下，游动阀与游动阀座强制闭合与开启；同时柱塞上加有扶正结构，防止井斜角较大时柱塞与泵筒偏磨[2]。

(3) 固定阀串在扶正杆上，扶正杆的上下均有扶正环，使得扶正杆只能在轴线方向运行，间接对固定阀扶正，避免了固定阀的径向漂移；在固定阀罩上面加弹簧，下行程辅助固定阀下行[3-4]。

(4) 防砂卡机构在各密封单元上端出油孔处加工杯形刮砂角，可对进入的砂粒进行刮拭、冲刷，以减少砂卡[5]。

1.2工作原理

上冲程：抽油杆带动柱塞上行，出油阀在柱塞拉杆作用下，与浮动上柱塞的出油阀罩密封上行，井口排出液体；泵筒内空间变大，压力变小，在沉没度压力与泵筒内压力的压差作用下，固定阀开启，井筒内液体进入泵筒。

下冲程：柱塞下行，固定阀在液柱压力与复位弹簧作用下及时关闭，上部液柱压力作用在柱塞上(液压反馈力)；出油阀与出油阀罩脱开，泵筒内体积减小，压力增大，上柱塞下部液体通过出油阀进入柱塞上部，液体排出。有相当于冲程长度的一段光杆进入油管，所以将排挤出相当于这段光杆体积的液体。

井斜角较大甚至在水平段时，固定阀串在扶正杆上，在上下扶正环的扶正限位作用下，只能沿着泵筒轴线上下运动，不会出现径向漂移，造成密封不严。

2　技术特点

(1)游动阀强启强闭。游动阀为强制启闭结构，两级游动阀串在拉杆上，上行程，游动阀被上提，强制关闭；下行程，杆柱下行，游动阀强制开启。不需要液体压力，适应最大井斜角90°。

(2)固定阀扶正效果好。固定阀罩串在杆上，扶正杆上下均有扶正环，保证扶正杆和固定阀沿泵筒轴线运行有效，防止阀球漂移；同时，复位弹簧可以起到一定的扶正及强制回位作用。

(3)防偏磨效果好。该泵柱塞为两级浮动柱塞，柱塞与泵筒始终同轴，拉杆上有扶正块，保证拉杆居中，有效防止井斜较大时柱塞与泵筒之间的偏磨。

(4)该泵具有φ56 mm，φ44 mm，φ38 mm等不同泵径系列，可以适应不同排量要求。

3　现场应用

该泵目前在河南油田现场应用15口井，井斜角最大81°，因地质原因需补孔的油井除外，正常生产井生产时间均在1年以上，生产时间最长26个月。

泵效方面，由于大部分试验井供液能力较弱，动液面低，泵的沉没度仅有几十米，泵效较低(9%～31%)。以赵安平7井为例。该井2012年4月下入φ57 mm稀油水平泵，泵挂斜深1 240.31 m，垂深1 062 m，井斜角76°，4月16日开抽，截至目前已累计生产2年多。该井动液面1 160～1 240 m，由于沉没度较低，泵效12%左右，具体情况见表1。

表1　赵安平7井生产数据

在动液面高、供液充足时，泵效40%～60%，以南79-平5井为例。该井为2013年新投水平井，5月份下入φ57 mm稀油水平泵，泵挂斜深1 708.13 m，垂深1 633 m，井斜角74°。2013年5月11日开抽，冲程3.6 m，冲次由4次调高至6次。截至2013年5月10日累计生产1年，泵效40%～60%,具体情况见表2。