防偏磨抽油泵的研制和应用

付协更（中石化胜利油田分公司河口采油厂，山东 东营 257200）

李伟，蒋淑婷（中石化胜利油田分公司孤岛采油厂，山东 东营 257200）

赵子丹（长江大学地球物理与石油资源学院，湖北 武汉 430100）

王永站（中石化中原油田分公司第五采油厂，河南 濮阳 457001）

胜利油田稀油主力开发单元全部进入了聚驱转后续水驱开发，呈现出高含水、大泵径、高生产参数等生产特点，因冲程利用率已经达到98.5%，对仍然有提液空间的井只有通过提高泵径和冲次来实现，造成以下3个方面的问题［1］：①高速液流对泵阀的侵蚀磨损，造成泵效下降快，油井检泵周期短，统计83mm抽油泵平均检泵周期421d，其中小于365d的井169口，占开井的58%；②高冲次生产带来的是抽油机的高能耗；③大泵径高冲次造成油井偏磨严重，统计采油厂偏磨井534口，其中70mm和83mm泵占偏磨井数的59.93%，冲次在6次以上的井占偏磨井数的75.46%，泵径越大、冲次越高，油井偏磨就越严重。为了满足现场实际需求，孤岛采油厂研制出一种全新结构能够适应井筒流体性质的连续举升泵。

1 抽油机井连续举升泵的结构、原理及主要技术指标

1.1 抽油机井连续举升泵结构

图1 抽油机井连续举升泵结构示意图

如图1所示，抽油机井连续举升泵主要由泵筒、活塞、活塞上下游动阀、泵筒侧壁上下环阀、泵筒固定阀、活塞运动上下腔、夹壁腔转换通道等组成。采用活塞式的结构设计，在有限的井眼环境中增加了抽油泵顶部出油道的设计空间，使上行时上部工作腔中被举升的液流变得相对顺畅。活塞下部的工作腔分别与空心活塞杆和内外筒间的环状空间相通，当活塞下行时，活塞下部的工作腔就会通过空心活塞杆和内外筒的环状空间同时向上部油管供液，实现双重过流通道，增加过流面积。同时在活塞下行中沉没压力通过下行的进液通道作用在活塞上，给活塞一个下行动力，克服下行中游动阀的开启阻力和摩擦阻力。双重过流通道和沉没压力的作用，有效降低了抽油泵的整体下行阻力。同时双重过流通道可有效降低下行阻力。活塞下部的工作腔分别与空心活塞杆和内外筒间的环状空间相通，当活塞下行时，活塞下部的工作腔就会通过空心活塞杆和内外筒的环状空间同时向上部油管供液，实现双重过流通道，增加过流面积。同时在活塞下行中沉没压力通过下行的进液通道作用在活塞上，给活塞一个下行动力，克服下行中游动阀的开启阻力和摩擦阻力。双重过流通道和沉没压力的作用，有效提高了抽油泵的整体下行阻力。

1.2 抽油机井连续举升泵工作原理

1）连续举升泵的上冲程 如图2所示，活塞上游动阀关闭，泵筒固定阀打开，活塞下游动阀关闭。活塞上游动阀关闭后，将活塞上游动阀上部的液体通过上部进入到上部油管内，此时泵筒固定阀上部空腔内的液体，由于上活塞的向下运动，液体通过泵筒侧壁，进入到底部固定活塞上部，将活塞运动下腔充满。另外由于活塞向上运动，使活塞运动上腔的体积减小，液体由于被挤压，进入到泵筒下环阀的上部，将泵筒上环阀打开，液体经过泵筒夹壁腔进入到油管内。

图2 连续举升泵的上冲程过程

2）连续举升泵下冲程 如图3所示，泵筒固定阀关闭，此时泵筒固定阀上部空腔内的液体，由于上活塞的向下运动，将一部分挤压进入到泵筒侧壁，通过底部固定活塞上部，将活塞上游动阀打开；将另一部分液体挤压使活塞下游动阀打开，液体通过下固定活塞进入到泵筒另一个侧壁夹壁腔，液体经过泵筒夹壁腔利用夹壁腔转换通道进入到上活塞上部。

在上活塞向下运动的过程中，活塞运动上腔的体积增大，此时套管外液体通过油套连通进液口将泵筒下环阀打开，由于泵筒夹壁腔通过泵筒上环阀上部，使上环阀上下压力平衡，因此上环阀处于关闭状态，液体通过下环阀上部运动到活塞运动上腔，使其体积中充满液体。

3）抽油机井连续举升泵技术指标 抽油机井连续举升泵型号为CYB57／36，公称直径为57mm，柱塞长度为1.2m，泵筒长度为7.8m，连接抽油杆螺纹为in，最大冲程长度为3.3m，最大外径为140mm，最大下泵深度为1600m。

4）抽油机井连续举升泵适应条件 满足4个方面的条件：①选择的油井底层渗透性好，供液充足，动液面要保持在400m以上；②油井不能出砂或出砂不严重；③原油黏度必须小于1500mPa·s；④抽油井必须是直井。

图3 连续举升泵的下冲程过程

2 现场应用效果分析

2012年5月开始在后续水驱高液量油井上进行应用，已施工油井8口，油井检泵周期提高了390d，泵效提高19.4%，系统效率提高7.4%。

以GD1－5－214井为例，2012年10月30日，试验应用连续举升泵，实施前应用内径为70mm泵，实施过程下入内径为57mm连续举升泵，在泵径减小、生产参数不变的情况下，日液量增加3.6m3，效果如表1所示。

表1 GD1－5－214井措施前后系统效率对比

1）实施后节电效果明显 实施前后，连续举升泵系统效率比实施前提高了7.4%，吨液耗电降低了0.26kW·h，由于该井邻井套压1.0MPa，折算动液面为253m，因此百米吨液耗电降低为0.103kW·h。

2）实施后油井偏磨得到缓解 从实施前后同期的示功图（图4）可以看出，和实施前相比，下冲程悬点载荷变化量由5.5kN降至0.5kN，连续举升泵在下冲程中受力得到改善，一定程度上油井偏磨得到缓解。

图4 GD1－5－214井实施前（a）和实施后（b）的示功图

连续举升泵实施后在达到理想液量的情况下，节电效果明显，抽油杆下行阻力得到改善，油井偏磨得到缓解，达到了预期目的，实施效果明显。

3 结论

1）连续举升泵的总体结构采用一个抽吸活塞、上下两个工作腔、一个空心柱塞、一个固定环状单向阀组、一个底部固定阀、一个分流固定阀、内外筒多路进出液的油路设计，辅助双重过流通道和动密封结构完成大流道、无间隙密封的连续举升目的，在实现连续举升液体的同时，达到减少下行阻力的目的。

2）现场应用表明，连续举升抽油泵实施后，泵效一直在80%以上；和同等抽油泵相比，产液量达到了同等抽油泵的252%，和实施前同期相比，系统效率提高7.4%，吨液耗电降低了0.26kW·h，百米吨液耗电降低0.18kW·h，效果较好。

3）因抽油杆的下行阻力得到减少，改变了脱节器工作状况，改变了以往双作用泵等脱节器容易撞坏和抽油杆下行困难的现象。

4）任何抽油泵均有它的适应性。连续举升泵适应的是供液能力强、生产参数高、高含水、油井微出砂、偏磨严重的抽油机井。

［1］沈迪成，艾万城，盛曾顺，等 .抽油泵 ［M］.北京：石油工业出版社，1994.258～284.