浅谈长柱塞防垢泵在华庆油田运用

彭姿瑞 南明璐 张琨愉 袁田 张樱士

摘 要：随着开发时间的延长，采油井含水不断上升，结垢日益严重，由于结垢原因造成油井检泵逐年增加，华庆油田自2019年推广运用长柱塞防垢泵以来，油井垢卡频次上升率有所缓解。本文结合华庆作业区运用实际，简单评价威马长柱塞和坤隆长柱塞两型防垢泵使用效果。

关键词：长柱塞 结垢 作业频次

1 长柱塞防垢泵防垢原理

常规整筒泵垢卡原因分析：柱塞长度（约1.2m）小于工作筒长度（约4.5m），受地面抽油机冲程和管杆柱弹性伸缩等客观因素限制，柱塞上下往复运动不能充满整个泵筒，泵筒两端存在间隙得不到柱塞刮削密封，随着生产时间的延长结垢、结蜡以及赃物附着日益突出。

长柱塞防垢泵防垢机理：柱塞长度（约4.5m）大于工作筒长度（约1.2m），使得柱塞上下往复运动始终充满整个工作筒，柱塞与工作筒之间始终保持密封配合。从原理上消除了整筒泵柱塞无法刮削密封整个泵筒，降低了结垢原因造成检泵作业频次。

1.1 威马长柱塞防垢泵

1.1.1 威马长柱塞防垢泵结构原理

该泵采用长柱塞、短泵筒结构，泵筒两段加工有刮砂机构。上下冲程时，柱塞两端可进入泵筒，使整个柱塞与泵筒经过一次配合磨擦作用，泵筒内的刮砂环可对其表面的砂垢进行刮拭，防止沉积结垢造成卡泵。

1.1.2 威马长柱塞防垢泵结构特点

①该泵采用长柱塞、短泵筒结构，柱塞与泵筒之间始终保持密封配合，原油中的砂粒不易进入泵筒与柱塞的密封间隙，刮垢、防砂效果好，可有效避免泵卡;②在泵筒两端内加工有刮削环，少量进入密封间隙的脏物可在此沉积，避免划伤配合密封面;③长柱塞结构使上游动阀罩始终不进入泵筒，从而不受泵筒尺寸限制，出油阻力小，泵效高、强度大;④该泵结构简单，作业方便。泵下可配套防砂、防气、防蜡、防垢、泄油、防漏失等工具。

1.2 坤隆长柱塞防垢泵

1.2.1 坤隆长柱塞防垢泵结构原理

该泵采用中长柱塞、短泵筒、防垢连接筒配合的特殊结构。上冲程时，柱塞上端出泵筒，下端进泵筒;下冲程时，柱塞下端出泵筒，上端进泵筒，保持柱塞与泵筒始终配合摩擦，泵筒采用环空设计，刮削脱漏的垢沫、蜡质等脏物通过外侧沉砂沉垢通道掉入尾管排出泵筒。该泵外侧沉砂通道充满后才出液，整个工作过程，外侧沉砂通道和高压丝堵承受泵压力。

1.2.2 坤隆长柱塞防垢泵结构特点

①该泵采用长柱塞短泵筒结构，在工作中，柱塞与泵筒之间始终保持密封配合，原油中的砂粒不易进入泵筒与柱塞的密封间隙，刮垢、防砂效果好，可有效避免泵卡;②泵筒设计有外侧沉砂沉垢与内侧油流2条通道，可实现外侧通道沉砂;③长柱塞结构使上游动阀罩始终不进入泵筒，从而不受泵筒尺寸限制，出油阻力小，泵效高、强度大;④该泵自身设计原因自带泄油器（普通）和筛管，尾管承压沉砂，泵下不能再配套防砂、防气、防蜡、泄油等工具。

2 长柱塞防垢泵配套情况

2.1 我区结垢现状

目前我区严重结垢井416口，占开井数的59.17%，元284区开井数占比70.1%，是治理的重点区块（见表1）。

2.2 近三年结垢原因检泵作业情况

结垢故障可分垢卡、凡尔结垢和其他三类，随着油井含水上升，井筒结垢问题日益凸显，我区由于结垢原因检泵井次逐年增多。其中垢卡故障占比从2017年60.4%上升至2018年66.3%，是治理的难点。2019年推广运用长柱塞防垢泵，垢卡占比66.3%同2018年基本持平（见表2）。

2.3 我区2019年配套情况

我区2019年共计配套威马长柱塞防垢泵109台：其中25-112TH1.2-4.8型（Φ28mm泵）46台、25-125TH1.2-4.8型（Φ32mm泵）63台，分区块：元284区84台、元427区11台、庆64区7台、元西富县7台，分套管规格：大套井58台、小套井51台。配套后至今再没有发生垢卡检泵，有3口井由于凡尔结垢漏失检泵，有4口井由于垢沫堵實泵筒检泵。2019年共计配套坤隆长柱塞防垢泵57台：其中25-112TH1.2-4.5型（Φ28泵）40台、25-150TH1.2-4.5型（Φ38泵）17台，分区块：元284区34台、元427区4台、庆64区12台、元西富县7台。配套后至今再没有发生垢卡检泵，有2口井尾管丝扣漏失检泵，未出现由于垢沫堵实泵筒检泵。长柱塞上游动凡尔始终不进入泵筒，上凡尔罩尺寸不受泵筒内径限制，采用分体式凡尔罩，长柱塞防垢泵未出现过活塞上凡尔罩断检泵现象（见表3）。

3 长柱塞防垢泵适用性评价

威马和坤隆长柱塞防垢泵都是长柱塞、短泵筒的结构，使得柱塞上下往复运动始终充满整个泵筒，有效降低了结垢原因造成泵卡风险。结合我区配套现状，下井时需考虑井下配套附件、方向性、油气比及含水等因素。

3.1 长柱塞防垢泵受套管内径限制

威马长柱塞防垢泵结构相对简单，该泵泵体最大外径Φ73.0mm，位于工作筒和加长筒连接部位。坤隆长柱塞防垢泵有沉砂通道结构相对复杂，该泵泵体最大外径Φ93.0mm，位于泄油器和筛管连接部位。我区元284小套井套管内径为φ101.6mm，井口0-500m位置套管结蜡严重，考虑套管内壁结蜡和内径不确定因素，小套井防垢治理只采用威马长柱塞防垢泵。

3.2 长柱塞防垢泵选择性井下附件配套

威马长柱塞防垢泵下井类似普通整筒泵需要配套卸油器和筛管，下部可配套防砂、防气、防蜡、防垢、泄油、防漏失等工具。

坤隆长柱塞防垢泵自身带泄油器和筛管，泄油器和筛管一体化，中间无法配套类似防蜡筒、阻垢器、降粘增油器等过流管状附件;筛管和丝堵之间可加深沉砂油管但须密闭承压，倘若再配套井下过滤器、激光割缝管、花管、气锚等筛管，丝堵不承压泵漏失，因此隔上采下隔采井无能配套。

3.3 长柱塞防垢泵具有方向性

工作筒位于加长筒上部，下井具有严格的方向性，尤其针对威马长柱塞防垢泵外观类似整筒泵，坤隆长柱塞防垢泵下端带有花管和泄油器方向性明显。如果威马长柱塞防垢泵方向下反，柱塞上行程时，柱塞下游动凡尔越过工作筒上段进入加长筒，若此时还未达到上死点功图则显示脱筒。2019年我区出现元298-48配套威马长柱塞防垢泵完井功图脱筒，该井自2019年3月27日酸化完井脱筒，碰泵、强抽、校防冲距均无效，威马泵业厂家现场指导返工起防垢泵，发现泵下反。下整筒泵完井正常出液，3天后出现轻微气体影响功图。

3.4 长柱塞防垢泵加剧泵筒内脱气

加长筒与柱塞之间的间隙增加了泵筒内空间体积，针对高油气比、低沉没度三叠系油井，柱塞上行程泵筒进液不充分时功图加载线平滑、不出现明显拐点，既游动凡尔座封迟缓呈现气锁功图。油井沉没度越低、含水越低、冲次越大，油气水混合物脱气越发严重，气体影响功图越明显甚至出现气锁。目前侏罗系油井未出现此类情况。

典型井--川平53-12该井为元284区的一口水平井，投产于2012年9月6日，开采层位为C6，目前正常生产日产液1.37m3、日产油0.59t、含水48.5%，2019年11月15日泵卡检泵，起出活塞垢卡、泵筒内有大量垢片，配套坤隆长柱塞防垢泵，完井后第2天间隙出现气锁功图。

典型井--元458-55元427区的一口定向井，投产于2015年11月3日，开采层位为C9，目前正常生产日产液3.28m3、日产油1.79t、含水36.2%，2019年3月18日井筒净化+自主酸浸，配套威马长柱塞防垢泵，完井后第5天间隙出现气锁功图。

典型井--元295-56该井为元284区的一口定向井，投产于2010年6月18日，开采层位为C6，目前正常生产日产液1.17m3、日产油0.89t、含水9.7%，2019年3月26日油管漏失检泵，配套威马长柱塞防垢泵，完井2天后出现气体影响功图。

3.5 长柱塞防垢泵垢沫外排差异

①威马长柱塞防垢泵没有沉砂沉垢通道，而泵筒两端的刮削环空间小、容垢沫能力有限，柱塞刮削工作筒脱离的垢沫，随油流通道向上排出工作筒进入泵上油管，或掉入固定凡尔球和球座，若垢沫外排不暢，日积月累沉积可能造成泵筒上部及油管垢沫堵或者凡尔失灵;②坤隆长柱塞防垢泵设计有外侧沉砂沉垢和内侧油流2条通道，柱塞刮削工作筒脱离的垢沫，可随油流通道向上排出工作筒进入泵上油管，也可通过外侧通道排出泵筒进入尾管。从结构原理和防垢功能上看，坤隆长柱塞防垢泵比威马长柱塞防垢泵功能更强。从结构原理和防垢功能上看，坤隆长柱塞防垢泵优于威马长柱塞防垢泵，防垢卡治理更全面。

4 结论与认识

①由于威马和坤隆长柱塞防垢泵加长筒设计，若配套高油气比三叠系油藏油井脱气严重，可能导致气锁;②威马长柱塞防垢泵方向性比坤隆长柱塞防垢泵难识别，有别于普通整筒泵下井方向性，若泵筒下反柱塞脱筒，严重影响泵效;③由于坤隆长柱塞防垢泵自身外侧通道结构较复杂，小套井以及和其他井下附件配套使用推荐采用威马长柱塞防垢泵;④长柱塞防垢泵有限减缓油井垢卡故障频次，但威马长柱塞防垢泵增加了泵筒垢沫堵实风险，球座及球结垢需配套防垢器和点滴加药装置防治。