深井泵防砂防泥浆密封系统装置的研究与应用

李树军

摘要：扶余油田是开发六十多年的老油田，随着开采时间的延长，油井出砂、出泥浆越来越严重，严重影响了油井的生产，油井井底出砂、出泥浆或生产管柱结垢，垢片落入泵内会导致深井泵漏失，严重的会造成砂卡、垢卡、泥浆卡等，这些因素的产生都会导致油井停产而上修作业，甚至造成油井井下事故。针对扶余油田油井出砂、出泥浆现状与客观实际问题，研究深井泵防砂防泥浆密封系统装置，改变了传统的钢质阀球与阀座的线性密封，泵内液体密封由平面橡胶密封和纵向机械密封的组合密封，该装置的成功应用，改善了开发效果，为保障扶余油田长期稳产和提高采收率提供了有效的技术手段。

关键词：深井泵;防砂防泥浆;密封件;生产时率

前言：扶余油田目前属于中后期开发阶段，油井含水高，注水强度大，同时由于各种化学措施的实施，造成油层吐砂、结垢严重，由于传统井下深井泵密封原理是钢质阀球与阀座的线性密封，如果油井井底出砂、出泥浆或生产管柱结垢，垢片落入泵内都会导致深井泵漏失，严重的会造成砂卡、垢卡、泥浆卡等井下事故的发生，这些因素的产生都会导致油井停产而上修作业，甚至造成油井井下事故而大修作业，严重影响了油井正常生产。

1防砂防泥浆密闭系统的技术需求

1.1工艺技术需求

扶余油田油田目前在修井作业统计中，由于出砂、出泥浆引起的作业井以3%的速度逐年增加，目前的工艺技术要求不能满足现场需求，通过化学等工艺措施控制油层出砂又对油层产液造成了很大的影响，通过一系列的控制措施效果不理想，主要是传统的抽油泵采取的密封措施不能满足现场工艺的要求，在出砂井中容易造成砂卡，出泥浆的井由于泥浆的作用造成泵阀的漏失，给生产造成了一定的困难。

1.2油井维护成本需求

扶余油田油井数量多，每年作业维护工作量大，作业成本高，受当前低油价、疫情的双重考验下，企业生产经营困难，而作业维护又是刚需，如何减少作业井频次，延长免修期是当前非常重要的工作，如何有效控制油井出砂、出泥浆将有效避免修井的作业维护工作量，提高油井免修期。

2深井泵防砂防泥浆密封系统工艺

2.1深井泵工艺优化设计

为了克服现有抽油井深井泵的密封系统不能防砂、防泥浆、防卡泵及密封效果差的不足， 根据现场实际研发应用了一种抽油井深井泵防沙、防卡、防漏失的密封系统装置，该密封系统装置不仅能防沙、防卡、防漏失，而且能方便地组装。这种装置是由固定密封组件和游动密封组件等部件组成，同时当深井泵活塞上行时，游动密封件关闭并密封，固定密封件打开，液体从固定密封件四周进入泵筒内，当深井泵活塞下行时，游动密封件打开，固定密封件关闭并密封，泵筒内液体从游动密封件四周进入活塞腔内，活塞腔内的液体进入油管内，周而复始将油抽至地面。抽油井深井泵的密封系统装置，能防砂防泥浆和深井泵卡死的密封系统装置。现场应用前景广阔。

减少抽油井深井泵漏失及卡泵现象的发生，降低生产油井的修井作业费用，提高油井生产时率，克服传统井下深井泵密封系统的缺点和不足。

2.2深井泵防砂防泥浆密封系统装置组成。

图1中1.泵头丝扣压帽，2.泵体，3.衬套 ，4.活塞出油腔丝扣压帽，5.T型密封件，6橡胶密封圈 ，7.密封座 ，8.丝扣短接，9.活塞，10.出油腔丝扣短接，11.T型密封件，12.橡胶密封圈 ，13.密封座，14.活塞丝堵，15.泵体接箍，16. 进油腔丝扣压帽，17.T型密封件，18.橡胶密封圈 ，19.密封座，，20. 泵尾接箍。

2.3抽油机防砂、防泥浆泵安装顺序

在組成图中，首先将衬套加装在泵体内，然后安装泵头丝扣压帽和泵体接箍，再将密封系统装置活塞上端游动密封组件安装在活塞上端，活塞下端安装密封系统装置活塞下端游动密封组件，安装好的活塞放入泵筒内，深井泵下端安装是密封系统装置的固定密封组件，固定密封组件下端安装花管，组装完成。组装完成的深井泵运往现场，下井投入生产。

经过组装的泵筒在工艺车间进行地面试验中取得了良好的效果，通过地面抽汲不同密度的液体中掺杂的泥沙、泥浆等对泵筒本身基本无影响，试验取得了预期的效果，而且在泵筒倾斜的现场效果也非常理想，这为在现场推广应用到水平井或大斜度井提供了理论依据，在现场试验中，我们应用此项工艺技术选取易出砂区块进行试验取得了良好的效果，应用改装置的生产井，在二次作业过程中，没有因为出砂、出泥浆导致的停井发生，从根本上解决了这一问题，尤其是水平井和大斜度井效果更为明显。

3应用效果

3.1东33-19.1井应用效果

东33-19.1油井是开发了18年的老井，油井地处扶余油田东部城乡结合部，进三年来该井频繁上修，上修原因都为砂卡和泵阀漏失，起出泵筒可以看到泥浆充满泵筒里面还有少量地层砂，初期采取下防砂尾管，由原来的的下一级泵换成下三级泵，使活塞和泵筒的间隙加大，防止砂卡，但效果都不够理想，通过应用深井泵防砂防泥浆密封装置，该井由原来的的作业频率3个月到目前26个月还在正常生产，有效解决了该井频繁作业造成的修井成本高，免修期短的难题。

3.2深井泵密封系统装置的应用有益效果是。

（1）解决了深井易漏失和卡泵问题。

（2）延长了油井免修期降低修井费用和吨油成本。

（3）减少了修井作业对井场及周边环境的污染问题。

（4）降低了员工劳动度和操作风险。

（5）解决斜井、水平井深井泵游动阀和固定阀漏失问题。

（6）耐使用，成本低，结构简单。

4结论及建议

通过在扶余油田应用抽油井深井泵的密封系统装置，有效解决了传统抽油泵在油井因出砂、出泥浆造成的停井，大大提高了油井免修期，可满足生产现场因出砂、出泥浆造成的停井，结合目前油田生产开发现状，认为下一步应推进以下几个方面的工作：

（1）研究不同密封材料下泵筒漏失量和开关速度。

（2）研究气大井对泵阀控制的影响，通过技术手段有效解决的方案。

（3）研究在该装置中加入弹性材料避免阀球卡死。