浅谈杆式泵在元284 区块的应用

谭 旭，赵惠周，黄纯金，王加一，张和平

（中国石油长庆油田分公司第十采油厂，甘肃庆阳 745600）

与整筒泵相比，杆式泵在检泵作业时具有不需起下油管的特点，可以有效地降低作业成本，减少修井占用时间，提高开井时率；此外，杆式泵还具有防气的功能，对于油气比高的油井能起到很好的脱气效果。目前元284 区块三叠系油层油气比高，油井液量较低，且随着油田开发的不断深入，老井的产量也在逐渐递减，该区块油井的井深和产量符合杆式泵的推广应用的条件。在应用的过程中不可避免地暴露出很多问题，通过不断地实践和分析，解决杆式泵在元284 区块应用当中遇到的技术难题，才能使杆式泵在该区域得以更好的推广应用。

1 杆式泵采油技术介绍

1.1 杆式泵工作原理

杆式抽油泵又称为“插入式泵”，其结构主要有两部分组成，即活动部分和固定部分。下泵前先把与油管相连的支撑装置随油管柱下到预定位置，再将泵随抽油杆柱下入井中，靠泵上的座封装置与油管上的支撑装置座封并固定。柱塞阀杆与抽油杆连接，柱塞在抽油杆带动下做上下往复运动，实现抽汲功能。

杆式泵根据工艺特点可分为定筒式顶部固定、定筒式底部固定和动筒式底部固定等三种类型（见图1）。目前使用的均为定筒式顶部固定类型的杆式泵。

1.2 杆式泵的优势

与管式泵相比，具有如下优势：

（1）在起下抽油泵作业过程中，不需起下油管，作业方便，占井时间短；同时由于减少了油管的上卸扣操作，可减少油管螺纹的漏失隐患，延长油管的使用寿命，利于油管维护，减轻人工劳动强度。

（2）在更换不同泵径的杆式抽油泵时，达到不动油管柱的目的，即杆式抽油泵的密封支承接头（如Φ32 mm、Φ38 mm、Φ44 mm 杆式抽油泵的密封支承接头）为通用零件。

（3）泵筒可以绕固定装置摆动，适应斜井。

（4）泵筒不承受尾管重力，受力状况好，适用于深井。

（5）小直径杆式泵的光杆负荷通常比管式泵小，可以降低悬点载荷，提高系统效率，节能增效。

2 杆式泵在284 区块的应用现状

随着超低渗透储层的成功开发，且部分区块已进入开发中后期，低液量油井所占的比例越来越大。在目前的机采设备条件下，部分油井已没有太大的参数调整空间，因此，通过优化抽油泵对提高机采系统效率具有重大意义。华庆作业区从2010 年7 月开始在元284区块试行推广应用Φ28 mm 规格的杆式泵，目前试用的杆式泵厂家主要有玉门、威马、机械厂三种。在现场试验中，为了充分利用杆式泵的防气功能，将三叠系油井选为推广应用对象，截止目前共下入杆式泵58 井次，目前在用47 口，其余11 口井因无库存的原因在检泵作业后已更换为整筒泵。为了更好地评价杆式泵在284 区块的应用效果，对历年下入杆式泵的油井的采油进度进行了跟踪统计（见表1，表2）。

3 应用当中存在的问题

杆式泵在应用的过程中主要暴露出以下几个问题：座封失效、卡泵、因泵质量加工问题泄油器未打开、偏磨导致油杆断脱脱扣、井筒脏油管杆刺洗不彻底问题。其中座封失效与卡泵作业所占比例较大，且功图相近。截止目前为止，共统计检泵作业28 井次，其中卡泵作业共8 井次，座封失效作业6 井次，座封失效和卡泵作业所占比例达到50 %。

3.1 座封失效

从检泵起出的结果中发现主要有以下4 种原因造成杆式泵座封失效：（1）由于材质本身的质量问题，致使支撑皮碗软密封环容易磨损、出现裂缝，从而导致座封不严；（2）由于重复座封作业，导致刚性支承密封环损坏；（3）机械卡牙由于长期处于压缩状态而失去弹性，卡牙与刚性支承座封环之间出现间隙导致座封失效；（4）由于元284 区块三叠系油井气油比高，套压控制过高，致使座封装置在高压气体的顶托作用下自动解封。杆式泵在不座封的情况下，内外工作筒分离，上冲程无法加载，与下载荷相近，类似于油管漏失的功图。

3.2 卡泵

通过检泵发现大部分是由于泵筒中掉入涂料碎渣等脏物、结蜡以及结垢严重导致柱塞卡死在工作筒。活塞卡死部分主要在工作筒上部和底部。活塞卡在工作筒底部，上冲程时，活塞带着工作筒，克服座封力，从外工作筒中拔出向上运动，油管中的液体随即漏入井筒；下冲程时，内工作筒与活塞一起向下运动，光杆载荷不变，此时的功图和油管严重漏失时的功图类似。活塞卡在上部时，一般情况下活塞无法将内工作筒从外工作筒拔出，只是驴头下行时，抽油杆靠自身的重力发生弯曲，光杆负载接近于零，光杆上行时抽油杆又被逐渐拉直，负荷随之上升，功图与管式泵蜡卡类似。在检泵作业中还出现了由于泵筒内部结垢严重而致使柱塞卡死于泵筒内的现象。

表1 元284 区块杆式泵的历年应用统计表

表2 杆式泵检泵原因分类统计表

3.3 泄油器未打开，导致无泵效生产

将泵下达至指定的泵挂深度后，为了使油井能够正常出液，必须确保泄油器打开形成油流通道，让油流进入泵筒进行正常的抽汲。在三种不同型号的杆式泵中，山东威马产的杆式泵在应用过程中出现泄油器未打开情况高达5 井次，重新座封后仍无效果。通过检泵发现由于杆式泵的座封装置加工缺陷，机械卡牙座封段圆度不够，机械卡牙与刚性支承密封环不同心，导致刚性支承密封环不能到达预定的支撑部位固定座封，使泵筒下端连接的下拉杆碰不到泄油器的发球，从而使泄油器处于关闭状态，油流无法进入泵筒。

3.4 偏磨导致油杆断脱脱扣

目前在所有杆式泵检泵作业中，由于偏磨导致活塞、拉杆脱扣的情况合计3 井次，油杆断脱1 井次。由于井眼轨迹的复杂性，每口井都存在一定的井斜和套变，随着井深和井斜角的不断增大，抽油杆柔性不断增强，抽油杆下行过程中受压弯曲，油杆节箍与油管内壁的摩擦也越来越严重，最终将螺纹接头丝扣磨穿而出现脱扣；另一方面，由于抽油机井在生产过程中，上冲程和下冲程的起始点存在瞬间的负荷交变，产生钢性拉伸，引起震动导致断脱，特别是在一些供液不足，工作参数较大井，表现得更为严重。

3.5 井筒脏，刺洗不彻底，下井前检查不到位

由于现场检查监督不到位，未将泵筒清理干净，将包装胶皮、油管涂料碎片及油泥等脏物一同下入井内，致使在开抽生产中出现泵卡、双失、固定凡尔关闭不严等问题。另一方面作业时油管内壁的油泥脏物在泵筒的挤推下沉入尾管中，油井开抽时油泥便随同油流进入泵筒沉积，从而导致抽油泵工作异常。

4 应用好杆式泵的5 条简单建议

针对应用过程中出现的问题，结合元284 区块的实际情况进行针对性的分析，对症下药，下面就如何避免上述问题的出现提出五点针对性的建议。

4.1 合理控制套压、改进泵质量，确保长久座封

由于三叠系油井气油比高，如果脱气效果不好不仅会影响油井产量，而且还会影响到杆式泵的座封效果。在实际应用中发现当油井套压过高（超过2 MPa）时，杆式泵的座封装置受下部气体顶托作用后克服上部液柱自量产生的压力容易出现自动解封。因此，在日常管理中，要加强油井的巡回检查，检查定压放气阀工作是否异常，发现失效后要及时更换，将套压控制在合理的范围内，一般将套压值控制在0.8 MPa～1.0 MPa，杆式泵能够正常生产。

对于杆式泵材质问题造成座封失效的问题，通过改进或更换支承皮碗材料，提高支承皮碗的耐高温、耐高压以及耐磨性，使支承皮碗软密封效果得以提高。针对刚性支承座封环损坏的问题，一方面可以通过优化杆柱组合，在靠近抽油泵的油杆上安装扶正器，并尽量靠近泵筒，以保证泵和油管的对中，从而减轻泵筒及支承装置的磨损。

4.2 严把质量关，防止不合格的泵入井

在将杆式泵下井之前要严把质量关，做好其地面检查工作。在入井之前，将泵水平放置，全行程拉动柱塞拉杆，检查泵的拉动灵活性。另外对于内外工作筒的座封及刚性支承座封与环机械卡牙的同心度的检查同等重要。下一步将加强与厂家沟通结合，提供检验设备，在源头上消除不合格杆式泵下井，降低作业成本，为元284区块超低渗储层的经济高效的开发提供有力的保证。

4.3 加强油井的清防蜡和除垢工作

为了减少杆式泵油井出现蜡卡或活塞卡死在泵筒中的情况，可以采取以下四方面的措施进行预防：（1）制定合理的加药计划表，按时投加清蜡剂，减缓井筒结蜡现状；（2）对于结蜡严重的油井在检完泵之后可以配套固体防蜡器进行清防蜡；（3）检泵作业时一定要用锅炉车将油管杆刺洗干净，杜绝将未刺洗干净的油管杆入井。针对结垢严重的油井，可以尝试下入点滴加药装置进行实时投加阻垢剂清防垢。

4.4 做好防偏磨应对措施

为了防止偏磨造成的脱扣现象的发生，可以通过优化杆柱组合，配套扶正器及扶正杆，重点在造斜点、井口、狗腿处及滑杆以上进行扶正防磨。针对泵筒和活塞之间发生的偏磨，可以在泵上部的滑杆上安装2～4个扶正器。对于油杆节箍单面偏磨较严重的井，可以将普通扶正器更换成自旋式防偏磨扶正器。

4.5 加大修井监管力度，减少脏物入井

为了减少由于修井作业队伍在不按标准作业程序而导致泵故障的情况发生，必须加大修井监督力度，在下泵前必须认真检查泵筒内是否有杂物，油管杆是否刺洗干净；同时修井队伍要规范井下作业操作，以免砂石或其它杂物在下泵过程中掉入井内。

5 结论

在元284 区块推广使用Φ28 mm 规格的杆式泵有利于降低杆柱载荷，提高抽油泵效，提高机采系统效率。同时，杆式泵可以缩短检泵作业时间，提高开井时率，延长油管的服役期。针对元284 区块目前开采的三叠系长6 油层属于超低渗油藏，油井产液量相对较低，油气比较高，比较适合杆式泵自身优势的发挥。通过对杆式泵应用过程中暴露的问题分析研究，提出了五条简单的建议。在后期的推广应用过程中，通过摸索与其他新工艺技术配套结合，加强优化与改进，杆式泵在我区将会有较好的推广前景。

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