气液置换型防气锁反馈泵的研制与应用

赵 天 录

（新疆油田公司百口泉采油厂，新疆克拉玛依 834011）

气液置换型防气锁反馈泵的研制与应用

赵 天 录

（新疆油田公司百口泉采油厂，新疆克拉玛依 834011）

稠油黏度大，流动性差，现场大多采用高温蒸汽注入油层来稀释降黏，液力反馈抽油泵既能抽油又能注汽，还具有下行反馈力，因此在稠油井得到广泛应用，但是稠油井内大多含有伴生气体，常规反馈泵没有排气功能，在使用中常因气锁而导致泵工作失效，油井不能连续生产。为此，研制了气液置换型防气锁反馈泵，该泵在反馈泵上设计有排气装置，给进入泵内的气体提供排出的通道，使其具有防气锁功能， 从而提高泵效，延长抽油泵使用寿命。

稠油；反馈泵；气锁；排气装置；气液置换

新疆油田百重七井区稠油黏度大，抽油时抽油杆柱下行滞后，经常造成抽油机驴头与抽油杆不同步现象，现场采用高温蒸汽注入油层来稀释降黏的方法开采。自2001年开采以来，先后使用过多种抽油泵，通过使用对比，最终选用液力反馈抽油泵作为主要泵型生产。液力反馈抽油泵是由2种不同泵径的抽油泵串联而成，下放柱塞进入泵筒即可抽油，上提柱塞出泵筒后油管柱通过泵筒和地层相通，可以不动管柱实现注热蒸汽；另外反馈泵的进油阀、出油阀都装在柱塞上，下冲程时进油阀关闭，油管内液柱重力反馈作用在柱塞上，可以拉动抽油杆柱向下运动，反馈泵也因此而得名。反馈泵既可抽油又能注汽，操作使用方便，再加具有下行反馈力的特点，因此在稠油井生产中得到广泛应用。但是，百重七井区油井大多都溶解了一些伴生气（或伴热蒸汽），这些气体在抽吸进入抽油泵后，柱塞下冲程时被压缩，上冲程压力减小后又膨胀，使抽油泵在上、下冲程过程中，泵内始终充满油气混合液，进油阀和出油阀都打不开，这就是典型的气锁抽油泵现象。常规反馈泵自身不具备排气功能，在使用中常因气锁而导致泵工作失效，油井不能连续生产，需要频繁碰泵解气锁并放空套管气才能维持生产。

该井区目前正常开油井900多口，平均每天都有30~50口井因气锁抽油泵而减产或停产，气锁发生后，只能采取人工地面 “碰泵”解除；有些井每隔3~5天甚至1~2天就必须碰泵解气锁一次，放空套管气的工作更是必不可少，每天放套管气200多口，否则就会抽不出油。碰泵和放套管气操作在恢复产量的同时，对抽油泵造成了很大的损坏，影响抽油泵使用寿命，且放套管气不仅造成浪费，而且污染大气环境，部分油井气含有H2S，还存在安全隐患。

1 气液置换型防气锁反馈泵结构

1.1 排气装置结构设计

利用容器内气、液共存时，气体往上部空间运动的原理，在反馈泵的泵筒中部，设计安装一段直径大于泵径的中空管—气液置换腔，置换腔把泵筒分为上、下两段，与同一个柱塞配合密封（图1）。通过柱塞的上、下冲程运行，用泵上油管柱内的油液置换进入泵内的气体，给进入抽油泵内的气体提供一个上升和排出的通道，达到防气锁的目的，气体随油液从油管柱内排出，即可回收。

图1 气液置换型防气锁反馈泵

1.2 气液置换腔体积的确定

气液置换腔的体积要根据油井含气量的大小确定，体积过大，置换过量，降低泵效；体积过小，气量置换不足，不能完全防止气锁。各油井含气量不同，置换腔要兼顾大多数井况。

根据油井气锁频次判断，初步确定置换腔内径为80 mm和100 mm两种规格，有效长度为400 mm，柱塞外径为57 mm，则置换腔体积分别为0.001 m3、 0.002 m3。油层套管内径159 mm，储气腔壁厚10 mm，则外径分别为100 mm和120 mm，满足套管内径要求。

1.3 气液置换腔安装位置的确定

置换腔安装位置决定了抽油时是否能够正常排气，在调对好防冲距的情况下，必须保证上冲程接近上死点时，柱塞下端进入置换腔中部；下冲程接近下死点时，柱塞上端进入置换腔中部，这样才能实现气液置换。

1.4 气液置换腔加工精度要求

抽油泵是比较精密的设备，柱塞和泵筒的配合精度决定了抽油泵抽吸的效果；置换腔上、下两端连接同直径的两段泵筒，这两段泵筒与同一个柱塞配合密封，对置换腔两端连接螺纹的同轴度要求高，加工难度大；另外要考虑置换腔与泵筒连接牢靠性和密封性。

2 气液置换型防气锁反馈泵工作原理

气液置换腔安装在上泵筒中部，与上、下两段泵筒同轴且直径大于泵筒，是与同一柱塞密封上、下两段泵筒后所形成的腔室。当柱塞上冲程时，泵腔体积增大而压力减小，井内油液在压差作用下，通过进油阀进入到泵腔，油液中的气体析出并向上部空间移动；上冲程接近上死点时，大柱塞下端进入置换腔中部位置，泵腔与置换腔相通，泵腔内气体进入置换腔。下冲程时进油阀关闭，泵腔体积压缩，压力增大，出油阀打开，泵腔中的油液开始进入油管腔，下冲程在接近下死点时，大柱塞上端进入置换腔中部位置，置换腔与油管腔相通，置换腔内气体排入油管腔，同时油管腔中的油液进入置换腔。即通过气液置换腔的中间作用，用油管柱中的油液置换泵腔中的气体，每一冲程排出部分气体，就可以降低泵内的气液比，防止抽油泵气锁。

3 现场应用

气液置换型防气锁反馈泵研制成功后，于2013年5月投入使用，在百重七稠油井区选定10口井试验，其中5口井为转轮注汽焖开后不出井，5口井为一注多采井，注汽刚结束相邻不出油井。这10口井均处于克上组油藏南部，地层能量不足，油井普遍沉没度较低，井口取样表现为出气不出液，2013年以来几乎没有正常生产，大多时间处于调开不出的调关状态。

目前这10口井已全部修开生产，总体生产情况较好。修开后1个月内平均日产液量18.6 t，超过了油井正常生产时的产液水平；连续跟踪2个月，有8口井能够连续生产，产量一直稳定在较高水平，其中3口井效果显著，已进入第3个月日产液量仍在25~30 t以上。另2口井严重供液不足，生产2周后不出。

10口试验井生产期间基本不进行碰泵和放套管气操作，从而减少操作员工劳动强度。

4 结论

（1）气液置换型防气锁反馈泵排气装置结构简单，易于制造，适用于注汽热采的稠油井，原来注汽焖井后不出或一注多采不出的油井，使用防气锁反馈泵后，油井恢复产量且一直稳定在较好水平，有较好的增产效果。

（2）高含气油井使用防气锁反馈泵后，不再需要人工在地面频繁碰泵解气锁和放套管气，减少了人力、物力的损耗，同时气体得到回收，减少了浪费。

（3）使用防气锁反馈泵后，减少了因碰泵而造成的抽油泵损坏，延长抽油泵使用寿命。

［1］沈迪成，艾万诚，盛曾顺，等.抽油泵［M］.北京：石油工业出版社，1994-07.

［2］GB/T 18607—2008，抽油泵及其组件规范［S］.

［3］中国石油天然气股份有限公司.防气锁液力反馈抽油泵：中国，20647530.1［P］.2013-07-24.

（修改稿收到日期 2014-08-28）

〔编辑 景 暖〕

Development and application of anti-airlock feedback pump of gas-liquid replacement type

ZHAO Tianlu
（Baikouquan Oil Production Plant,Xinjiang Oilfield Company，CNPC,Karamay834011,China）

Due to large viscosity and poor flowability of heavy oil,high temperature steam is mostly injected to oil reservoirs to dilute crude oil and reduce its viscosity.Hydraulic feedback oil well pump can both pump oil and inject steam,and can generate downward feedback force,so it is widely used in heavy oil wells.However,heavy oil wells often have associated gas,and conventional feedback pump do not have venting function,so the pump often fails due to airlock,leading to discontinued production of oil wells.For this reason,the gas-liquid replacement anti-airlock feedback pump was developed,which was designed to be equipped with venting device,which provides a passageway to release the gas introduced into the pump,so the pump has an anti-airlock function,hence the pump efficiency is improved and its service life is extended.

heavy oil;feedback pump;airlock;gas venting device;gas-liquid replacement

赵天录.气液置换型防气锁反馈泵的研制与应用［J］.石油钻采工艺，2014，36（5）：128-130.

TE933

：B

1000–7393（2014） 05–0128–03

10.13639/j.odpt.2014.05.032

国家专利：专利号ZL 2012 2 0647530.1。

赵天录，1964年生。1986年毕业于新疆石油学校机械专业，现从事工程质量监督工作。电话：0990-6804599。E-mail：bkqztl@petrochina.com.cn。