开启固定阀球泄油式可泄油抽油泵的研究与应用

于海山 董乾虎 王亚军 于国江

（1.大庆油田有限责任公司第八采油厂；2.中石化胜利石油工程有限公司测井公司）

抽油泵是原油举升的重要井下工具，当抽油泵出现故障时需要将其从千米深的井筒中取出。此过程中，油管内存储的大量原油会带至地面，易造成环境污染和资源浪费[1-3]。现场主要采用防渗布围挡和应用污油回收设备等环保施工措施，但成本投入大、效果不理想[4-6]。为实现原油不出井筒，从源头减少污油产生量，试验应用了井下泄油器，但出现了泄油孔密封漏失、泄油不完全、成本高等问题，如何用小成本的投入换来安全可靠的泄油技术，已经成为环保作业迫切需要解决的重大技术难题[7]。

因此，从抽油泵运行原理出发，进行了可泄油抽油泵的研制，通过双固定阀设计，实现泵身不开孔泄油，并可以对现有抽油泵进行改装，技术可靠、成本低廉，为低渗透油田清洁作业技术提供了井下技术参考[8-10]。

1 技术原理

1.1 结构组成

该抽油泵将固定阀总成部分采用双固定阀球的锥台式设计，分离进油通道与泄油通道，在起油管前通过实施油管正打压操作，开启锥台筒下部固定阀球，实现原油完全泄出，达到原油不出井筒的目的。双固定阀球锥台型可泄油抽油泵结构见图1。

图1 双固定阀球锥台型可泄油抽油泵结构

1.2 工作原理

锥台筒内上固定阀球控制抽油泵正常生产时的进油通道，正常开启与坐封；下固定阀球坐封井下作业时的泄油通道，在井下作业起抽油杆操作后，利用水泥车对油管正打压到一定压力后开启泄油。销钉的剪断压力为25 MPa，当水泥车打压压力加上油管与油套环空压力差达到25 MPa 时，销钉剪断，下固定阀座、下固定阀球、下固定阀球压帽落到空心丝堵上，连通油套环空，油管内原油通过锥台筒泄油通道、空心丝堵中心通道泄入井筒内，固定阀总成部分结构见图2。

图2 固定阀总成部分结构

1.3 技术特点

在设计上固定阀球可开启泄油式抽油泵，针对井下作业过程中起油管原油带出地面问题，设计可泄油抽油泵，将原油泄入井筒内不带出井筒；针对现场试验应用的井下泄油器无法完全泄油及泄油孔密封不严的问题，从固定阀球坐封的根源出发，设计了固定阀球可开启泄油式抽油泵，解决无法泄油问题；创新设计了双固定阀球锥台型结构，通过开启抽油泵下固定阀球实现完全泄油，并减少了添加井下泄油工具所带来的成本问题。

因此，固定阀球可开启泄油式抽油泵与常规抽油泵相比，最突出的特点是通过开启固定阀球泄油的双固定阀球锥台型结构，通过固定阀球坐封泄油通道，利用油管正打压的方式开启下部固定阀球实现完全泄油，两种抽油泵固定阀部分对比见图3。主要技术效果如下：抽油泵下部固定阀球在正常生产时，严密坐封锥台筒泄油通道（A）；井下作业时，锥台筒内的销钉在压力达到25 MPa 压力后，瞬间剪断；原油完全泄出油管及泵筒。

图3 两种抽油泵固定阀部分对比

2 现场试验应用

为测试锥台筒内销钉的剪断压力，进行了室内打压试验。将机加的锥台型双固定阀替换现有抽油泵的固定阀部分，完成固定阀球可开启泄油式抽油泵改装。对该可泄油抽油泵进行室内打压试验，在压力达到25.1 MPa 压力后，锥台筒内的销钉瞬间剪断从而实现泄油，达到了设计要求。

固定阀球可开启泄油式抽油泵室内试验成功后，现场试验应用了2 口井，应用后该抽油泵运行情况稳定。

对其中1 口井运行1 个月后，进行了开启固定阀球泄油试验。该井试验前功图正常，动液面1 103 m，沉没度351 m。试验过程中，在该井起出抽油杆及柱塞后，对油管正打压19 MPa 后，坐封泄油通道的固定阀球开启泄油，起油管过程中无污油带出，起抽油泵时泵内无污油，实现了污油完全泄入井筒的目的。对油管正打压19 MPa 才开启下部坐封泄油通道的固定阀球，说明在停井过程中动液面有所上升，核算销钉剪断压力在25 MPa左右。

现场试验效果反映，该泵能够实现原油完全泄入井筒内，平均单井少产生污油4.7 m3，节约罐车1台班，节约作业时间5.5 h，节约防渗布760 元，节约处理费用3 750 元，节约费用总计6 810.6 元，具有环保施工、节约能源、降低劳动强度的意义。

3 结论

1） 该可泄油抽油泵通过双固定阀锥台型设计，将固定阀进油与泄油空间进行分离，可实现原油完全泄入井筒内的效果。

2）该可泄油抽油泵的应用，大幅降低井下作业安全环保风险，降低了增加井下泄油工具带来的开采成本巨大投入，平均单井节约费用6 810.6 元。

3）开启固定阀球泄油式可泄油抽油泵的研制进一步完善了井下泄油技术，为油田清洁化作业提供了强有力的技术支持。

4）该可泄油抽油泵可在全油田范围内推广应用，对油田生产进一步实现降本增效、安全环保具有重要意义。