杆式泵防气工艺管柱研究

陈 伟，苏春娥，王小娟，陈 汉，张 艳，高艳宁，刘加军，张 林

（1.中国石油长庆油田分公司第二采油厂，甘肃庆阳745100；2.中国石油塔里木油田公司，新疆库尔勒841000；3.阿克苏地区特种设备检验检测所，新疆阿克苏843000） ①

杆式泵防气工艺管柱研究

陈 伟1，苏春娥1，王小娟1，陈 汉1，张 艳1，高艳宁1，刘加军2，张 林3

（1.中国石油长庆油田分公司第二采油厂，甘肃庆阳745100；2.中国石油塔里木油田公司，新疆库尔勒841000；3.阿克苏地区特种设备检验检测所，新疆阿克苏843000） ①

部分出砂油井配套了用于防砂的激光割缝筛管，但无法安装多沉降旋流气锚，导致杆式泵受气体影响严重。依据重力气锚原理设计了杆式泵防气工艺管柱，该管柱在杆式泵支撑装置下安装激光割缝筛管，使泵筒与油管之间的密封环空与油套环空连通，聚集在这一环空的气体可以通过激光割缝筛管排到油套环空，消除气体对杆式泵的影响，提高抽油泵效和油井产量。

杆式泵；气锚；管柱

长庆油田的低渗、超低渗储层的成功开发，使生产层位逐渐下移，低液量油井所占比例越来越大。随着泵挂深度不断加深，能耗也随之增加，油井产量低，能耗高，修井费用高，造成开发经济效益变差。在目前的机采设备条件下，28mm小直径杆式抽油泵对提高机采系统效率，降低能耗，深抽挖潜，降低开发成本具有重要意义［1］。长庆油田采油二厂白马北区块属超低渗油藏，原始气油比106.5m3／t，油井平均产液量2.0m3／d。该区块油井产量低，经济效益差，为提高开发经济效益，降低开发成本，推广应用了定筒式顶部固定杆式泵，但泵效低，示功图证明泵受到气体影响。本文分析了气体影响的原因，改进了管柱结构，提高了泵效。

1 杆式泵简介

杆式泵的工作原理与常规管式泵［2］工作原理相同，都是依靠抽油杆带动柱塞在泵筒内上下往复抽汲，实现举升原油的目的。杆式泵与常规管式泵的区别在于常规管式泵是接在油管上，随油管一起下井，而杆式泵下井时，泵筒和柱塞随油杆入井，悬挂在预先接在油管上的密封支撑座上并固定［3－4］。

长庆油田采油二厂选用的杆式泵为定筒式顶部固定杆式泵。该泵依靠卡爪卡封悬挂在油管内部，要求杆式泵卡爪上部的密封钢环与支撑座密封可靠，不能有漏失。

2 气体影响分析

2011－04，在4口边探井中采用杆式泵，管柱组合为：丝堵＋尾管3根＋激光割缝筛管＋尾管2根＋杆式泵悬挂器＋油管，如图1所示。

示功图显示这4口井受到气体影响，生产数据如表1。分析认为：杆式抽油泵在下井时是利用抽油杆送入油管内，依靠杆式泵顶端的弹性卡爪固定在油管上的支撑座内，钢性支撑密封环与支撑座接触密封，这样杆式泵泵筒与油管之间就形成了一段6m长的环形空间。根据杆式泵的工作要求，钢性支撑密封环与支撑座必须密封，因此泵筒与油管之间的环形空间就成了封闭的。当含气流体由激光割缝筛管流入，向上经过杆式泵底部进入泵筒时，流体中分离出的气体在泵筒外上浮并聚集在泵筒与油管之间的环形空间内。随着气体的聚集，气体压力不断增大而形成一段气柱。这时气体就会与液流一同进入杆式泵，降低抽油泵效和产液量。

图1 发生气体影响的杆式泵井下管柱

表1 杆式泵气体影响井数据

3 防气工艺管柱原理

产生气体影响的原因是泵筒与油管之间有6m长的环空是密闭的，造成气体聚集。结合杆式泵井下管柱组合关系，依据重力气锚的工作原理，创新设计了杆式泵防气工艺管柱，如图2。该管柱在杆式泵支撑装置下直接安装激光割缝筛管，使泵筒与油管之间的环空与油套环空连通，改变了气液混合流体的流动方向。激光割缝筛管、油管、杆式泵泵筒三者组合成了1套重力气锚。激光割缝筛管是重力气锚的进液孔和排气孔，杆式抽油泵泵筒是重力气锚的中心管。含气液体经过激光割缝筛管进入杆式泵与油管的环空，沿泵筒向下流动，逸出的气体向上浮动，从激光割缝筛管排到油套环空。液体从杆式泵底部眼管进入杆式泵，沿杆式泵向下流动时，气体不再聚集，从而消除了气体对杆式泵的影响，达到提高抽油泵效和产量的目的。

图2 杆式泵防气工艺管柱

4 应用效果

在西41区块选2口井进行对比试验。西347－357井下普通管柱，管柱组合：丝堵＋尾管3根＋激光割缝筛管＋尾管2根＋杆式泵支撑装置＋油管。投产后西347－357井长期受气体影响，示功图如图3所示。西348－358井下杆式泵防气工艺管柱，管柱组合：丝堵＋尾管4根＋激光割缝筛管＋杆式泵支撑装置＋油管。投产后西348－357井示功图正常，如图4所示。

图3 西347－357井气体影响的示功图

图4 西348－358井正常示功图

2种管柱组合的区别在于激光割缝筛管的位置不同。杆式泵防气工艺管柱依据重力气锚工作原理，将原安装在第2根尾管下的激光割缝筛管直接安装在杆式泵支撑装置下，激光割缝筛管、尾管、杆式泵泵筒三者形成一个重力气锚，起到了油气分离的作用。

试验成功后，在30口新投产井上使用杆式泵防气工艺管柱，示功图正常，平均产液量4.0m3／d，泵效达到40.8%，比该区块平均单井产液量提高1倍。

5 结论

1） 杆式泵气体影响除原油中含有大量溶解气的本质原因外，杆式泵在井下的悬挂密封结构也为气体的聚集产生了场所，为杆式泵气体影响埋下了隐患。

2） 通过现场试验，将激光割缝筛管上移至支撑装置下，使杆式泵在井下的悬挂密封结构变成了可与油套环空连通的结构，消除了气体聚集的场所，很好地治理了杆式泵气体影响。

3） 本文对杆式泵防气工艺管柱的研究结果，将有助于指导治理杆式泵气体影响的研究，为提高杆式泵泵效开辟了一条新的途径。

［1］ 李曼平.28mm斜井防气杆式抽油泵在姬塬油田的应用［J］.石油化工应用，2011，30（4）：78－79，97.

［2］ 张 琪.采油工程原理与设计［M］.山东：中国石油大学出版社，2000.

［3］ 李顺平，李华斌，吕瑞典，等.防气抽油泵防气原理研究［J］.石油矿场机械，2008，37（5）：100－103.

［4］ 于新哉，王志明，王泽香，等.特种杆式抽油泵结构优化设计［J］.石油矿场机械，2008，37（12）：71－74.

Development on Defending Gas Technological Pipe String for Rod Pumps

CHEN Wei1，SU Chun－e1，WANG Xiao－juan1，CHEN Han1，ZHANG Yan1，GAO Yan－ning1，LIU Jia－jun2，ZHANG Lin3
（1.No.2 Oil Production Plant，Changqing Oilfield Company，Qingyang745100，China；2.Tarim Oilfield Company，Korla841000，China；3.Aksu Specical Equipment Inspection ＆Testing Institute，Aksu843000，China）

Part of the oil wells support tool－laser slotted screen pipe used for sand control，but multiple settlement current gas anchor can’t be installed，leading to rod pump serious gas influence.The defending gas technological pipe string for rod pumps was designed according to the principle of heavy strength gas anchor.The pipe string install screen pipe at the bottom of pump support device，making the seal space between rod pump and oil pipe connect to casing annular.The gathering gas in the seal space can be discharged to casing annular，eliminate gas influence for the pump and to enhance pump efficiency and oil－well production.

rod pumping；gas anchor；pipe string

1001－3482（2012）08－0081－03

TE931.203

B

2012－02－15

陈 伟（1980－），男，陕西西安人，2004年毕业于西安石油大学石油工程系，主要从事采油工艺研究，E－mail：chenwei1002＠163.com。