长柱塞短泵筒防砂防垢泵在弱碱三元复合驱的应用探讨

董丹丹（大庆油田有限责任公司第三采油厂）

通过对弱碱三元复合驱三个区块共计105 口井垢卡检泵情况进行的统计分析，因柱塞垢卡检泵因75 井次，占比71.4%；杆管垢卡检泵10 井次，占比9.5%；因脱节器垢卡检泵20 井次，占比19%。由此可见，弱碱三元复合驱卡泵的主要原因是柱塞卡，因此，选择在泵端开展了长柱塞短泵筒防砂防垢泵现场试验，探究适合且有效的物理清防垢技术，并摸索物理与化学结合的清防垢技术，进一步挖潜三元降本增效潜力[1-3]。

1 长柱塞短泵筒防砂防垢泵

1.1 结构原理

该泵采用了长柱塞、短泵筒结构，柱塞上部阀罩始终处于泵筒外面，减少摩擦副作用行程（仅1.2 m），油液在长柱塞扰动下，砂子不易在泵筒内沉积造成砂卡，阀罩采用四孔结构，改变阀球撞击阀罩顶端位置，提高阀罩的抗击强度，解决工作中阀球对柱塞闭式阀罩的冲击造成的打堆现象，增大上部开口阀罩外径，避免柱塞上部阀罩断裂，延长抽油泵使用寿命[4-5]。长柱塞短泵筒防砂防垢泵运行示意图见图1。

1.2 技术特点

1） 泵筒采用倒置结构，上部处于自由状态；外管承受尾管、液柱重量产生的拉力，改善泵筒受力状况，防止泵筒受力变形及其引起的卡泵现象[6]。

图1 长柱塞短泵筒防砂防垢泵运行示意图

2）泵筒内外压差为零，泵隙变化小，砂垢不易进入泵筒与柱塞之间。

3）顶端装有外倒角的扶正压帽，使垢片进入泵筒与外管的环形空间，有效防止垢堆积在泵筒上端造成卡泵。

4）泵筒密封段长度设计为1.20 m。

2 现场试验

2.1 垢卡问题

为试验该泵除防垢效果，在结垢高峰期的频繁垢卡井随作业试验，频繁垢卡问题得到有效遏制。

1#井（泵径70 mm，日产液67 t，含水94.4%）目前处于副段塞阶段，2018 年11 月碳酸根浓度上升至489.7 mg/L，钙镁浓度41.92 mg/L，处于结垢高峰期，卡泵频繁。作业换泵后，开井配合加药，正常运行至今，未作业。1#井酸洗作业时间见图2。

图2 1#井酸洗作业时间轴

2#井换泵前平均垢卡周期31 天，平均碳酸根离子浓度339 mg/L，换泵后垢卡周期由31 天延长至278 天有效的提高了垢卡周期，并提高生产时率。2#井检泵前后数据对比柱状图见图3。

全年共下长柱塞短泵筒防砂防垢泵132 口井，其中未再发生卡泵井119 口，平均运行周期162 天；再次发生卡泵13 井次，卡泵周期由换泵前的98 天延长至165 天，有效的遏制了弱碱三元复合驱机采井频繁垢卡问题。

图3 2#井检泵前后数据对比柱状图

2.2 砂卡井治理手段

3#井卡泵解卡小修作业成功后，运行一天再次卡泵，转检后现场鉴定泵内砂卡，砂面高7.3 m，决定使用长柱塞短泵筒防砂防垢泵，正常运行至今未在发生卡泵，砂卡问题得到解决。3#井砂卡处理过程见图4。

图4 3#井砂卡处理过程

在日常生产过程中，判断卡泵问题是否为砂卡比较困难，应用长柱塞短泵筒防砂防垢泵从根本上避免砂卡井问题的同时也可避免盲目酸洗解卡，控制清垢成本，提高生产时率，同时应用在聚驱砂卡疑难问题井上也可得到显著效果，为今后砂卡井治理提供了有效措施手段[7-9]。

2.3 清防垢配合措施

4#井换泵前碳酸根离子浓度逐渐升高，药剂浓度也逐步提高，卡泵作业换泵后，正常运行未再发生卡泵，且加药量下降，同时检泵周期由85 天提高到116 天。4#井换泵后运行情况统计图见图5。

图5 2019 年4#井换泵后运行情况统计图

通过应用长柱塞短泵筒防砂防垢泵，配合加药措施优化，实现了药剂量下降，有效延长垢卡周期，降低生产成本[10]。

2.4 适应性分析

考虑到泵筒长度的缩短，以及发挥刮垢防垢作用，长柱塞短泵筒防砂防垢泵采用三级泵间隙，从现场应用效果看，换防砂泵后，泵效由50.95%上升至61.27%，上升10.32%，产量也相应提高，说明三级间隙泵在弱碱三元复合驱机采井生产上得到良好的应用。防砂防垢泵应用前后生产运行情况统计见表1。

表1 防砂防垢泵应用前后生产运行情况统计

3 经济效益分析

目前下入该泵132 井次，平均酸洗周期由原来的98 天延长至165 天，平均单井年减少酸洗次数2 次，酸洗1 口井3.8 万元；三元井平均单井日产油4 t，酸洗一次为3 天，少影响油12 t，增油费用4.05 万元，单井年创效15.7 万元，目前下入长柱塞短泵筒防砂防垢泵井数占三元总井数的12%左右，若覆盖全厂三元区块，可实现规模创效。

4 结论

1）应用长柱塞短泵筒防砂防垢泵，配合化学清防垢措施，能够有效延长频繁垢卡井垢卡周期。

2）应用长柱塞短泵筒防砂防垢泵，优化减药停药措施，减少防垢药剂用量，减少卡泵频次。

3）应用长柱塞短泵筒防砂防垢泵，聚驱配合防砂筛管，三元避免防砂筛管，减少机采井砂卡问题。