三元复合驱无间隙自适应防卡泵的研制与应用

徐金超 韩修廷， 李俊亮 李举辉 程远方

（1.中国石油大学石油工程学院，山东青岛 266580；2.大庆油田有限责任公司技术发展部，黑龙江大庆 163453；3.大庆华创电子有限公司，黑龙江大庆 163316）

三元复合驱无间隙自适应防卡泵的研制与应用

徐金超1韩修廷1，2李俊亮2李举辉3程远方1

（1.中国石油大学石油工程学院，山东青岛 266580；2.大庆油田有限责任公司技术发展部，黑龙江大庆 163453；3.大庆华创电子有限公司，黑龙江大庆 163316）

针对三元复合驱油井中泵筒及柱塞表面易结垢而导致漏失量大、泵效低、柱塞磨阻大、卡泵及油杆断脱频繁的问题，研制了无间隙自适应防卡泵。该装置包括无间隙自适应柱塞泵以及无间隙自适应刮削器两部分。柱塞泵利用液压自封原理，采用复合密封结构，漏失量小，泵效高，不易结垢和砂卡；刮削器采用弹簧结构使得刮削器对泵筒直径具有自适应功能，可实现对柱塞以上泵筒段无间隙有效刮垢，阻垢单向阀可以有效防止刮削器刮下来的垢颗粒的沉降，并随着井内流体排出井外。现场试验表明，该装置与常规柱塞泵相比检泵周期由50 d左右提高到400 d左右，统计平均泵效由42.25%提高到63.32%，大大提高了经济效益。

三元复合驱；无间隙；自适应；防卡泵；刮削器；延长检泵周期

三元复合驱是油田持续稳产的主要驱油技术，但由于举升系统存在严重的结垢现象，造成了偏磨、泵漏失量大、泵效低、频繁卡泵、油杆断脱事故的发生，为此，研制了无间隙自适应防卡泵，该装置主要包括无间隙自适应柱塞泵以及无间隙自适应刮削器两部分。

1 构成

1.1 柱塞泵

为了充分减小漏失量，提高泵效，该柱塞采用复合密封，以液压弹性密封为主，刚性密封为辅，液压弹性密封主要包括胶套和密封环，胶套套在柱塞芯外壁上起到密封及传递压力的作用，密封环在上冲程有液压的过程中可以膨胀，紧压泵筒实现密封，并且对泵筒内径具有自适应功能，不易砂卡及结垢。密封单元结构短，短柱塞本身具有不易卡泵的特点。无间隙自适应柱塞两端加有扶正器，起到减小偏磨及刚性辅助密封的作用。柱塞芯与胶套间留有一定间隙，解决了胶套在高温油中溶胀推动密封环紧压泵筒而导致载荷增大甚至卡泵的问题。见图1。

图1 无间隙自适应柱塞泵结构

1.2 刮削器

无间隙自适应刮削器（图2）主要包括上、中、下连杆，刮削器，上、下接头，阻垢单向阀。上、下接头连接在连杆之间，刮削器套在连杆上，刮削器可在两接头之间滑动。上连杆上端由抽油杆螺纹连接抽油杆，下接头由螺纹接无间隙自适应柱塞泵。

图2 三元复合驱无间隙自适应刮削器结构

刮削器主要由中心体、限位器、扶正支撑体、刮削片、弹簧、压帽组成，3个刮削片互成120°，轴向错开一定距离，焊接在扶正支撑体上，以保证对泵筒周向360°内无死角刮垢，弹簧自由状态时，刮削器的外径大过泵筒内径，工作时通过弹簧的径向压缩给泵筒内壁一定的压力，实现了对泵筒直径无间隙自适应刮垢（如图3）。

阻垢单向阀套在总成下连杆上，阻垢单向阀上开有流体流道，保证流体的自由通过，上下冲程过程中，阻垢单向阀可在下接头与下连杆斜面之间滑动。

图3 刮削器

2 工作原理

上连杆上端接抽油杆，下连杆下端接无间隙自适应柱塞，上冲程时抽油杆带动整个无间隙自适应柱塞在泵筒内运动，刮削片有效刮除泵筒内壁上的垢，此时阻垢单向阀坐在下连杆接头斜面上，垢逐渐沉降到阻垢单向阀内，而不会继续下沉；下冲程时，抽油杆向下运动，而阻垢单向阀在井内液体浮力作用下导致阻垢单向阀脱离开下连杆斜面，此时阻垢单向阀和下连杆之间有一定间隙，井内流体从此间隙和阻垢单向阀流道流过，刮下来的垢颗粒随着井内流体流出井外（图4）。

图4 阻垢单向阀工作示意图

3 技术特点

（1）无间隙自适应柱塞泵采用液压密封，使得柱塞对泵筒具有自适应性，上冲程无漏失，下冲程无磨阻，泵效高，有效防止偏磨。

（2）无间隙自适应刮削器采用弹簧结构，使得刮削片对泵筒具有自适应性，可有效刮除柱塞运行上方的垢，有效防止卡泵的发生。

（3）采用阻垢单向阀可有效防止刮落的垢颗粒沉降，并随着井内流体排出井外。

（4）该泵尤其适用于三元复合驱油井，大大延长了检泵周期，提高了油井效益。

4 现场应用

目前，该三元复合驱无间隙自适应防卡泵总成已在国内几个油田的三元复合油井上应用，均见到了提高泵效、延长检泵周期的好效果。以大庆采油三厂弱碱复合驱A井为例说明该装置总成的应用效果。

A井采用常规四级间隙整筒泵生产，日产液81.4 t/d，流压 2.9 MPa，动液面 504 m，泵效 48.3%，见聚浓度1 127 mg/L，见碱浓度180 mg/L，使用80 d后出现卡泵现象，起出后发现柱塞严重结垢。

2010年10月30 日无间隙自适应防卡泵随检泵下入井内，下泵后工作较好，与换泵前普通的四级间隙整筒泵相比，日产液由81.4 t/d升至121.4 t/d，流压由2.9 MPa降至1.08 MPa，液面由504 m降至874 m，泵效由49%增至57.3%。

2011年6月20 日因排量突然减低进行作业，检泵发现：抽油杆在80根处断；柱塞扶正段有沙子刮痕，密封段没有任何损伤；柱塞扶正段有结垢现象，密封段没有任何结垢；泵筒无垢；刮削片表面轻微磨损。

为继续检验该泵的性能，将起出的无间隙自适应防卡泵重新下回原井中，用热水将泵筒冲洗干净后继续下井使用，正常起抽生产。起抽后恢复正常生产，10天后产液量107.8 t/d，液面825.46 m。泵效仍然60%～70%；聚合物浓度1 500 mg/L，见碱浓度300 mg/L，截至2012年12月底，该泵已累计正常工作400多天。

5 结论

三元复合驱无间隙自适应刮削泵液压自密封结构可实现对泵筒自适应密封，刮削器可有效刮垢，解决了三元复合驱油井结垢而导致卡泵的生产难题，而且泵效高，操作简单，大大延长了检泵周期，提高了泵效油井经济效益。

［1］ 刘东升，李金玲，李天德，等.强碱三元复合驱硅结垢特点及防垢措施研究［J］.石油学报，2007，28（5）：139-145.

［2］ 吕刚.油井防垢泵的研制与应用［J］.内蒙古石油与化工，2010（22）：17-19.

［3］ 宋开利，曹雪梅，何牛仔，等.长柱塞式防砂泵现场试验效果及评价［J］.石油钻采工艺，2000，22（3）：74-76.

［4］ 陈庆云，祝令湖，付合适，等.自旋式防砂泵的研制与应用［J］.石油矿场机械，2005，34（2）：45-81.

Development and application of seamless self-adaptive anti-stuck pump in alkaline-surfactant-polymer (ASP) flooding

XU Jinchao1, HAN Xiuting1,2, LI Junliang2, LI Juhui3, CHEN Yuanfang1
（1. School of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Qingdao266580,China;2. Technology Development Department,Daqing Oilfield Company Ltd.,Daqing163453,China;3. Daqing Huachuang Electronics Company Limited,Daqing163316,China）

A newly seamless self-adaptive anti-jamming pump was developed to solve the problems of large amounts of leakage,low pump efficiency, great friction resistance, stuck pump and sucker rod breaking off frequently which resulted from the fouling easily deposited on the surface of pump barrel and plunger in oil well with Alkaline-Surfactant-Polymer (ASP) flooding. That device includes seamless self-adaptive plunger pump and seamless self-adaptive scraper. Hydraulic self-sealing principle and composite sealing structure were employed onto the plunger pump to realize low leakage volume, high pumping efficiency, little or no fouling and sand sticking;meantime, the spring structure was adopted to make that the scraper was self-adaptive to the pump barrel diameter and scraping seamlessly and effectively on the pump barrel section above the plunger, otherwise, fouling inhibition on-way valve can effectively prevents scale particles scraped by scraper from subsiding and flow out of the well with fluid. The field test showed that pump inspection period by using this device extended to 400 days from 50 days of the conventional plunger pump, the statistical average pump efficiency enhanced from 42.25% to 63.32%，improving economic benefits of oil well greatly.

ASP flooding; seamless; self-adaptive; anti-stuck pump; scraper; prolong the pump inspection period

徐金超，韩修廷，李俊亮，等.三元复合驱无间隙自适应防卡泵的研制与应用 ［J］.石油钻采工艺，2013，35（4）：106-107，110.

TE934

：B

1000–7393（2013） 04–0106–02

徐金超，1984年生。主要从事采油机械及钻井等方面的技术研究工作。E-mail：xujinchao2005@163.com。

2012-08-21）

〔编辑 景 暖〕