有杆泵举升模拟试验方法研究

李 彪

（辽河油田 钻采工艺研究院，辽宁 盘锦124010）

有杆泵采油是一种传统的采油方法，它在油田生产中占主导地位。但抽油泵的物理模拟试验评价手段依然缺乏，在一定程度上阻碍了举升工具的发展进程。辽河油田于2009年研制了一套“多功能有杆泵举升模拟试验系统”，为油田举升工艺及举升设备研发提供中间试验手段，通过测试泵效、描绘被试验抽油泵示功图，摸索泵效影响因素，达到提高抽油泵性能、缩短研发周期、提高生产效率的目的。

1 试验系统功能和技术指标

多功能有杆泵举升模拟试验系统如图1，可试验的抽油泵泵径为ø32～ø140mm，覆盖了目前油田现场所使用的抽油泵系列。具体试验参数及技术指标如下：

泵筒倾角 0～90°（10°／级，分级可调）

最大冲程 5m，无级可调

最高冲次 6min－1，连续可调

试验介质温度 室温～90℃

泵吸入沉没压力 0～3MPa

泵出口压力 0～15MPa

悬点载荷 ≤120kN

瞬时最大流量 ≤500m3／d

加气量 ≤1m3／min

含砂量 ≤3%（体积比）

图1 多功能有杆泵举升模拟试验系统原理

2 试验研究方法与结果分析

2.1 常规试验与结果分析

选取ø57mm和ø120mm 2种抽油泵进行常规试验，试验介质为清水。为了使试验具有可比性，控制介质温度、入口压力和出口压力等参数基本相同。考虑到水平井应用时，抽油杆容易与油管摩擦而导致抽油杆产生横向载荷，进行了倾角试验。试验数据对比如表1所示。

表1 常规试验泵效对比

由试验数据可以看出：同一泵型、其他参数不变时，倾角越大（与地面）泵效越高；效率方面，小直径抽油泵要大于大直径抽油泵。另外，本次试验中冲程冲次组合方面，ø57mm泵型冲程5m、冲次4 min－1与冲程3m、冲次6min－1泵效接近，泵效未见明显变化。

2.2 含气试验方法与结果分析

利用气液混合器将空气与清水混合，进行含气试验［1］。泵型选取ø44mm防气泵，加气量分别为30m3／h与35m3／h，倾角选取60°（与地面），冲程冲次组合选取冲程3m、冲次2min－1与冲程3m、冲次4min－1，试验数据如表2～3，示功图如图2。

比较试验结果可以看出：介质含气后，泵效远低于不含气介质情况；当含气量增加时，泵效随之降低，冲次提高后，泵效降低［2］，在试验中未出现气锁情况；气井有杆泵举升时，应提高冲程，降低冲次。

表2 冲次2min－1时加气试验数据

图2 冲次2min－1时加气试验示功图

表3 冲次4min－1时加气试验数据

图3 冲次4min－1时加气试验示功图

2.3 加砂试验方法与结果分析

进行含砂介质试验时，利用搅拌器将石英砂、胍胶与清水混合，介质黏度2 000mPa·s，加砂量按照体积比3%进行试验［3］。泵型选取ø44mm防砂泵，倾角选取30°（与地面），选取冲程3m、冲次2 min－1和冲程3m、冲次3min－1［4］。试验数据如表4～5，示功图如图4～5。

比较试验结果可以看出：介质含砂后，泵效远低于不含砂介质情况，但均未出现砂卡情况。含砂量相同时，低冲次泵效高于高冲次，现场应用中，出砂井可考虑降低冲次以提高机采效率。4 2min

表 冲次 －1时含砂试验数据

图4 冲次2min－1时含砂试验示功图

表5 冲次3min－1时含砂试验数据

图5 冲次3min－1时含砂试验示功图

3 结论

1） 抽油泵倾角越小（与地面），排量系数越小。实际生产中，应结合井况，尽量减小抽油泵倾角。

2） 在相同泵筒倾角下，小泵径抽油泵排量系数大于大直径抽油泵，在适用生产需求的条件下，应优先选用小直径抽油泵。

3） 在含气条件下，由于气体影响了抽油泵的充满程度和上下冲程的流动状态，故抽油泵的排量系数比常规试验要低。含气量越大，排量系数越低。

4） 利用含砂介质进行试验时，泵效明显降低。在相同加砂量条件下，冲次越低，排量系数越大。

［1］ 林 盛，罗延生，方华灿.气液两相流流压抽油泵模拟试验装置设计［J］.石油机械，1999，27（4）：9.

［2］ 辜志宏，彭慧琴，耿会英.气体对抽油泵泵效的影响及决策［J］.石油机械，2006，34（2）：65.