小排量环形柱塞杆式抽油泵的研制及运用

任 涛，惠 田

（陕西延长石油机械装备制造有限公司 陕西 延安 716000）

1 引言

虽然我国正在优化创新能源结构，但是石油至今仍是不可替代的能源之一，要求能够增加现有油田的开采的效率。现如今我国油田处于中后期，在开采难度方面有所增加，如出现高含水量、出砂多和低渗透深井等问题，一方面影响油田的开采情况；另一方面是这类油田情况对于原油的抽油泵泵效产生一定影响。针对于低渗透深井开采中出现的泵效系统紊乱、漏失量大以及严重的泥砂卡泵等问题，研制了专门的小排量环形柱塞杆式抽油泵。

2 小排量环形柱塞杆式抽油泵的研制

小排量环形柱塞杆式抽油泵主要是用以开采供液能力低、油层较深的油田。实现对小排量环形柱塞杆式抽油泵的研制，要求对其结构、工作原理、结构特点等展开阐述。

图1 小排量环形柱塞杆式抽油泵结构

（1）结构及结构特点

小排量环形柱塞杆式抽油泵采用双泵筒的结构，主要针对于油田内出砂率较高，会卡筒引起抽油泵失效的问题，另外双泵筒的结构还可以推动泵筒同外部压力形成一个稳定的工作压力，减少原油的漏失，提高泵效，环形柱塞与阀杆链接，出油阀设置在塞杆外部，具有更高的稳定性，在抽油泵失效时，能够直接有效实现对抽油泵的检查，不同对抽油杆、双泵筒灯多个结构进行拆卸检查。具体的结构如图1所示。

根据小排量环形柱塞杆式抽油泵的结构，可以看出，该抽油泵的结构特点能够提高泵效，减少抽油泵出现失效的情况。首先是抽油泵在内外泵筒之间是环形柱塞，环形柱塞的采用促使双泵筒的直径大小可以不收开采量的影响，即在泵整体尺寸结构设计中可以不同考虑双泵筒的直径的大小，直接考虑其他的结构大小即可保证抽油泵的大小符合井下开采的需求；其次是在开采过程中，抽油泵的每次启动都能股推动抽油泵内部环形空间中的液体实现旋涡运动，减少进油阀出现的泥砂卡筒的现象，另外整个抽油泵内部呈现出畅通无阻的特点，泥砂进入到抽油泵中能够实现自由通行，防止卡砂；最后是出油阀作为抽油泵设计中的关键位置，独立设置在塞杆下方，实现了出油阀和整个抽油泵的独立性，即两者之间可以实现协同合作，但是一旦出油阀出现故障不会对整个抽油泵产生影响，只需更换出油阀即可。总之，小排量环形柱塞杆式抽油泵的结构特点都能为低渗透油田的开采提供直接的帮助。

（2）工作原理

小排量环形柱塞杆式抽油泵的工作原理主要分为两个步骤。两个步骤共同作用，实现运作。在上冲程阶段，抽油杆被拉力向上拉动，两个泵筒之间的空间变大。此时出油阀受到油管液的压力呈现关闭状态，因而整个抽油泵内的压力变小，外部的沉没压力变大，形成内外压力差，推动进油阀开启，吸入井液，完成进液工作；第二是下冲程阶段，即井液在泵内收到环形柱塞向下的运动挤压力，进油阀随之关闭，泵内压力变大，推动井液顶开出油阀，并通过出油阀和环形柱塞内流通道进入阀杆与支撑皮碗之间的环空，从阀杆导向套的出液口进入油管，实现出液。如此循环往复，实现井液的开采。

（3）技术优势

第一，小排量环形柱塞杆式抽油泵的大小设置具有较大优势。其如环形柱塞杆长度同漏失量成反比，柱塞同泵筒之间的间隙与漏失量理论成正比，内泵筒能够在操作中，向外膨胀，外筒受到液面的载荷压力先给收缩，从而可以减少内外压力差所产生的“鼓胀效应”，减少漏失量，提高泵效。

第二，抽油泵中的阀杆导向套等小设备，能够地杆塞起到扶正作用，稳定抽油泵的操作，同时减少其随机运动，延长杆塞的使用寿命。

总之，小排量环形柱塞杆式抽油泵的研制过程需要对其结构特点进行逐一分解，明确其所具有的普通抽油泵所不具有的技术优势。

3 小排量环形柱塞杆式抽油泵的应用

小排量环形柱塞杆式抽油泵主要是为了开采低渗透油藏的油田的。在此类油田中，小排量环形柱塞杆式抽油泵主要应用在以下几个方面：

第一，经过具体的油田开采应用，可知小排量环形柱塞杆式抽油泵的泵效是普通抽油泵泵效的3倍。

第二，抽油泵泵效的提升同环形柱塞泵的结构特点相关联，如出油阀在泵筒的下部，出油阀的尺寸和结构可以自主设置，减少泵理论排量对出油阀大小型号的限制；另外环形柱塞泵下的下冲程阶段中，管内的井液一直在起作用，里面抽油泵工作过程中杆柱冲程损失，从而导致杆柱的失效损坏。一旦杆柱出现失效，要求停泵检修，影响抽油泵的开采效率；

第三，抽油泵的结构设计特点，推动泥砂在内外泵筒内自由运动，同时能够寻找合适的时机排出。同时环形柱塞泵内部液体在环形空间内出现的旋涡运动，能够有效带动砂子运动，减少进油阀口的砂子沉淀，避免了卡砂的现象，可以节约对抽油泵进油阀的检修，提高抽油泵的运作时间和运作效率。

第四，在抽油泵的设计优势种，即能够计算好漏失量原理，设计内外筒同其他设备结构之间的距离和大小问题，从而达到对内外压力大小的控制，减少了漏失量，提高开采的效率。

总之，小排量环形柱塞杆式抽油泵在低渗透油田中的应用具有高效性和科学性，减少了抽油泵的故障问题，提高了开采的质量，如出砂量变小。同时其能够在较深的井下运作，对低产量的油田实现最后的开采，对于我国油田开采的发展具有重要的现实意义。