新型偏心抽稠泵在新庄油田的应用

杜亚军

（中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院，河南南阳 473132）

新庄油田已进入开发后期，挖潜对象越来越复杂、开采难度日益加大。现有的偏心抽稠泵抽油技术，已成为稠油开发的主导技术，2011–2014年在新庄油田推广应用105井次，措施有效率87%，实现了稠油蒸汽吞吐井的有效举升。虽然取得了一定的效果，但在稠油蒸汽吞吐水平井、大斜度井举升时仍存在以下不足：①卡泵问题：在出细砂的油井易卡泵，现场应用中出现8口井卡泵现象，占比7.6%；②泵脱扣问题：在稠油黏度大及大井斜角的油井中应用时易产生卸扣扭矩，造成大、小柱塞脱扣而检泵作业，现场应用中出现6口井脱扣，占比5.7%；③泵效低：现有偏心泵进油通道曲折、进油面积小，在特、超稠油井周期末举升原油进泵阻力大，泵效低[1–3]。

针对以上不足，通过改进、优化设计了泵间隙、大小柱塞连接机构和偏心阀结构。新型偏心抽稠泵举升泵效得到了提高，泵脱扣、卡泵问题得到了解决，实现了稠油蒸汽吞吐水平井、大斜度井的高效举升。

1 新型偏心抽稠泵

1.1 结构组成

新型偏心抽稠泵主要由出油阀罩、上游动阀球、双头螺纹、短接、泵筒上接头、大泵筒、大柱塞、下游动阀罩、下游动阀球、下游动阀座、进液接头、活动接头、活动接头座、柱塞接头、偏心阀主体、偏心阀球、偏心阀座、压帽、小柱塞、导向接头、小泵筒、外管、偏心接头、下接头组成。新型偏心抽稠泵主要具体结构如图1所示。

图1 新型偏心抽稠泵结构示意

1.2 工作原理

上冲程时，上柱塞、进液接头、下柱塞随抽油杆柱向上运动，偏心阀（固定阀）和游动凡尔球之间的容腔容积增大，腔内压力下降，游动凡尔球在油管内液柱压力作用下关闭，偏心凡尔在沉没压力作用下打开，井液沿偏心凡尔接头、偏心凡尔座、偏心凡尔球经偏心孔进入吸液腔，完成吸液过程。

下冲程时，上柱塞、下柱塞随抽油杆柱一起向下运动，偏心阀和游动凡尔球之间的容腔容积减少，腔内压力增大，偏心凡尔球关闭，游动凡尔球打开，井液通过进液接头、游动凡尔座进入油管，完成排液过程。其工作原理示意图见图2。

图2 偏心抽稠泵原理示意

2 优化设计

2.1 优化泵间隙，降低卡泵几率

新庄油田稠油储层胶结疏松，地层出砂严重，举升过程中抽油泵卡泵频繁。通过增大活塞与泵筒间隙[4]，保证细砂粒能够顺利通过泵间隙。新型泵的间隙值由先前的0.050 mm（Ⅱ级间隙）增加至0.075 mm（Ⅲ级间隙），增强偏心抽稠泵对含砂井液的适应性，降低卡泵几率。

2.2 优化大小柱塞连接机构，防止柱塞脱扣

原泵上大下小两级柱塞通过螺纹连接[5-6]，上柱塞空心，下柱塞实心，二者重心不都在轴线上，下柱塞始终有一部分在下泵筒中。在井下，当井斜角在60°～70°时，抽油杆组合不可避免地出现偏磨、旋转，产生相当大的扭矩，造成柱塞脱扣，影响生产，增加作业量[7]。将大小柱塞连接方式由螺纹连接改进为活动接头，在受到较大扭矩时可旋转，可有效释放柱塞在工作过程中产生的卸扣扭矩，有效避免了两级柱塞抽油泵举升过程中柱塞脱扣的问题。

2.3 优化设计偏心阀结构，降低稠油举升时的进液阻力

原偏心抽稠泵偏心阀结构进液流道曲折，原油进泵阻力大。改进后的偏心阀，简化了进油通道，缩短了进液流道，油可通过偏心孔直接进入偏心阀主室；进油孔道由Φ30 mm增大至Φ40 mm，相当于流道面积扩大了33%；通过缩短进液流道、增大进油孔直径来降低进液阻力，解决了特超稠油举升原油进泵难的问题。

3 性能特点及技术指标

3.1 性能特点

（1）新型泵具有注采一体化功能和液压反馈作用力，可帮助抽油杆下行，延长生产周期；

（2）双柱塞和特殊活动接头的设计结构，杜绝了泵挂处大井斜角时柱塞脱扣现象，提高了偏心抽稠泵的使用寿命。

（3）增大偏心抽稠泵的偏心阀进液孔当量直径，提高了偏心抽稠泵的泵效。

3.2 技术指标

偏心抽稠泵的基本参数如表1所示。

表1 偏心抽稠泵技术参数

4 现场应用

4.1 总体应用

原偏心抽稠泵柱塞脱扣、卡泵问题突出，在现场应用的105井次中，有8口井因砂卡柱塞造成检泵，有6井次出现了大、小柱塞脱扣的现象，分别占比7.6%和5.7%，降低了检泵周期，影响生产。新型偏心抽稠泵2015年在新庄油田现场应用36口井43井次，未出现泵砂卡和柱塞脱扣的现象，工艺成功率 100%。21口可对比井资料表明，措施有效率95%，平均单井提高泵效 4.24%，平均单井日增油0.61 t，累计增产原油1 547 t，创造经济效益109.6万元，满足了新庄油田稠油蒸汽吞吐水平井、大斜度井举升的需求，具有在现场推广和应用的前景。

4.2 典型井应用分析

2014年12月24日，新浅25–平8井光杆不下行，12月25日洗井无效而检泵作业，起出抽油杆柱后发现泵柱塞被拉伤。分析本次检泵原因为地层原油黏度较大（4 000 mPa·s），同时地层出砂，放喷时砂粒进入泵的间隙，导致活塞磨损变形。检泵前采用Φ56/38 mm的原偏心抽稠泵生产，泵深622 m, 其泵挂处井斜角53°，在3.6 m×4 min-1的工作制度下，动液面532 m，日产液15.4 t，泵效31.46%。2015年1月6日，下入Φ56/38 mm新型偏心抽稠泵，泵深687 m，其泵挂处井斜角70°，采取3.6 m×4 min-1的工作制度，动液面540 m，日产液16.7 t，泵效35.60%。采用新型偏心抽稠泵举升后，日产液平均提高1.3 t，日均产液量得到明显提升，同时检泵周期得到大幅度延长，未出现柱塞脱扣及卡泵的问题，泵效提高了4.14%。

5 结论

（1）新型偏心抽稠泵有效解决了脱扣、卡泵问题，稠油举升泵效得到提高, 平均单井提高泵效4.24%。

（2）新型偏心抽稠泵可实现井斜角70°以内、原油黏度4 000 mPa·s以内的稠油蒸汽吞吐大斜度井、水平井的高效举升，满足了稠油蒸汽吞吐水平井、大斜度井的举升需求，达到了新型偏心抽稠泵研制的目的。

（3）建议下步继续扩大应用规模，解决稠油井举升中存在的难题，使举升工艺配套专利技术发挥更大的作用。