洪 黎， 胡英才， 楊康敏， 范喜群， 王學(xué)宏， 胡士章， 劉若虛， 金 偉

(1河南油田分公司 2河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院 3西南油氣田公司川西北氣礦氣田維修中心)

河南油田的春光油田屬中深、薄層、出砂、特超稠油油藏，針對高黏原油的舉升，目前國內(nèi)針對稠油常用的特種泵包括普通抽稠泵、偏心抽稠泵和雙閥強(qiáng)啟閉水平泵。普通抽稠泵從小柱塞內(nèi)孔進(jìn)液，進(jìn)油流道長，過流面積??；偏心抽稠泵采取側(cè)向進(jìn)液進(jìn)油流道短，但進(jìn)液閥和小柱塞處在兩平行軸線上，進(jìn)油孔道空間受限；雙閥強(qiáng)啟閉水平泵，從尾管進(jìn)液，進(jìn)油流道長。同時強(qiáng)啟閉的拉桿貫穿了進(jìn)液閥和出液閥，有效過流面積較小[1-7]。綜合比較，河南油田采用了偏心抽稠泵進(jìn)行舉升，但平均泵效也僅有38.5%。在蒸汽吞吐的一個周期內(nèi)高效采油期短，低效采油時間長。同時，由于油層出砂，部分井因砂卡，砂磨泵造成檢泵作業(yè)頻繁，檢泵周期僅140 d左右。針對油稠和出砂制約了春光稠油有效舉升的現(xiàn)狀，河南油田工程院2015年研制了一種新型的大流道抽稠泵。

一、技術(shù)分析

1.結(jié)構(gòu)

大流道抽稠泵結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中核心的強(qiáng)啟閉進(jìn)液機(jī)構(gòu)由7～12組成。

圖1 大流道抽稠泵結(jié)構(gòu)示意圖

1大泵筒 2大柱塞 3小柱塞 4連接螺紋 5連接外筒 6進(jìn)油閥罩 7鎖緊螺紋 8強(qiáng)啟閉進(jìn)油閥 9固定進(jìn)油閥座 10進(jìn)油連接套 11小泵筒 12扶正環(huán) 13下接頭

2.工作原理

(1)注汽：將大柱塞提出上泵筒，小柱塞進(jìn)入上泵筒的同時與小泵筒脫開，讓出注汽通道。

(2)上沖程：強(qiáng)啟閉進(jìn)油閥在小柱塞向上運(yùn)動的摩擦力的帶動下，離開進(jìn)油閥座，實(shí)現(xiàn)了泵內(nèi)吸入液體；大柱塞向上運(yùn)動，其上的出液球閥關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了井口出液。

(3)下沖程：強(qiáng)啟閉進(jìn)油閥在小柱塞向下運(yùn)動的摩擦力的帶動下[8]，與進(jìn)油閥座配合，實(shí)現(xiàn)下腔的密封。大柱塞向下運(yùn)動，下腔壓力不斷升高，其上的出液球閥開啟，實(shí)現(xiàn)了泵向油管的排液。

3.主要技術(shù)參數(shù)

大流道抽稠泵的主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 大流道抽稠泵主要技術(shù)參數(shù)

4.出油閥的設(shè)計(jì)

普通抽油泵的柱塞端部,一般外徑要小于柱塞本體,雖然這樣柱塞更易于組裝和進(jìn)入泵筒,但是在出砂井上使用時,該變徑區(qū)域易于沉砂,導(dǎo)致砂卡柱塞(如圖2所示)。因此，為了提高大流道抽稠泵對出砂的適應(yīng)能力，特設(shè)計(jì)了等徑螺旋出油閥(見圖3)，減少了沉砂區(qū)。同時出油閥螺旋出油，在液流分力的作用下，可帶動柱塞產(chǎn)生一定的旋轉(zhuǎn)，使其均勻磨損。

圖2 等徑出油閥防砂卡原理示意圖

圖3 等徑螺旋出油閥結(jié)構(gòu)示意圖

在出油閥處的這兩項(xiàng)特殊設(shè)計(jì)，提高了大流道抽稠泵耐砂卡、砂磨的能力。

5.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

(1)采取了大小兩級柱塞串聯(lián)的設(shè)計(jì)，具有液壓反饋力，可有效緩解稠油井的光桿滯后現(xiàn)象。同時又可實(shí)現(xiàn)注采一體化，上提柱塞即可注汽，下放桿柱即可轉(zhuǎn)抽。

(2)采取了等徑螺旋出油閥的設(shè)計(jì)，一方面防止了泵上部沉砂，導(dǎo)致砂卡柱塞的風(fēng)險；另一方面大柱塞在上下運(yùn)動的過程中，可在液流沖擊力的作用下逐漸旋轉(zhuǎn)，與大泵筒之間形成均勻磨損，延長在出砂井使用時的檢泵周期。

(3)采取了強(qiáng)啟閉式進(jìn)油閥總成設(shè)計(jì)，避免了井斜及井液黏度對進(jìn)油閥啟閉的影響。同時進(jìn)油閥過流面積由偏心抽稠泵的800 mm2增大到了 3 000 mm2，減少了對特超稠油進(jìn)油時的阻力。

二、現(xiàn)場試驗(yàn)情況

大流道抽稠泵自2015年8月起，在春光油田特超稠油井展開試驗(yàn)應(yīng)用。截至目前已累計(jì)試驗(yàn)應(yīng)用45井次，試驗(yàn)井成功率100%，平均泵效達(dá)44.8%，與使用偏心稠油泵相比，提高了6.3%。目前最長機(jī)抽生產(chǎn)時間已達(dá)247 d仍繼續(xù)有效，平均檢泵周期仍待觀察。最大工作井斜在68.6°時，平均泵效仍可達(dá)49.5%。

1.典型試驗(yàn)例一

春10II2-11-7H井是春光油田春10區(qū)塊部署的一口采油水平井，措施前，該井采用?70 mm/?38 mm偏心抽油泵生產(chǎn)，生產(chǎn)制度3.6 m×4 min-1，在出油溫度53℃時，日產(chǎn)液28.4 m3，日產(chǎn)油5.4 m3，泵效50.0%。2015年10月3日下入?70 mm/?38 mm大流道抽稠泵，措施后，生產(chǎn)制度3.6 m×4 min-1，在出油溫度53℃時，日產(chǎn)液36.9 m3，日產(chǎn)油7.4 m3，泵效66.9%，泵效提高16.9%。

2.典型試驗(yàn)例二

K436-38H井是春光油田春17區(qū)塊部署的一口采油水平井，措施前，該井采用?70 mm/?38 mm偏心抽油泵生產(chǎn)，生產(chǎn)制度3.6 m×3 min-1，在出油溫度50℃時，日產(chǎn)液25 m3，日產(chǎn)油3 m3，泵效60.4%。2015年10月5日下入?70 mm/?38 mm大流道抽稠泵，措施后，生產(chǎn)制度3.6 m×3.5 min-1，在出油溫度50℃時，日產(chǎn)液35.6 m3，日產(chǎn)油8.9 m3，泵效72.3%，泵效提高11.9%。

三、泵型的配套完善

同時針對河南油田采油二廠特超稠油舉升的需求，還設(shè)計(jì)了適合不同工藝的大流道抽稠泵，現(xiàn)場應(yīng)用也取得了較好的效果。

(1)分層測試注汽一體化工藝，需過泵下入?48 mm的測試儀，因此配套了?70 mm/?50 mm的大流道抽稠泵。?70 mm/?50 mm大流道泵與?70 mm/?38 mm大流道泵比：優(yōu)化了進(jìn)油/出汽孔位置，滿足分層注汽需求；優(yōu)化了最小內(nèi)通徑，從?38mm擴(kuò)大至?50mm滿足了測試需求；優(yōu)化了進(jìn)油閥當(dāng)量直徑僅從?69mm縮小至?60mm，保持了大流道。

(2)直井特超稠油舉升，日產(chǎn)液量低，為提高泵效，配套設(shè)計(jì)了?57 mm/?28 mm大流道抽稠泵。?57 mm/?28 mm大流道泵與?70 mm/?38 mm大流道泵比，日產(chǎn)10 m3時泵效提高了17%。

四、結(jié)論

(1)具有較大過流面積的強(qiáng)啟閉式進(jìn)油閥總成的設(shè)計(jì)，降低了進(jìn)油阻力，避免了井斜及井液黏度對進(jìn)油閥啟閉的影響，提高了在特超稠油井舉升的泵效。

(2)等徑螺旋出油閥的設(shè)計(jì)，提高了抽油泵防砂卡砂磨的能力，延長了在出砂井使用時的檢泵周期。

(3)大小兩級柱塞串聯(lián)的設(shè)計(jì)，具有液壓反饋力，又可實(shí)現(xiàn)注采一體化，滿足了薄層特超稠油開發(fā)需求。

(4)按照同一設(shè)計(jì)思路，還研制出了能滿足不動管柱測試的?70/50 mm大流道抽稠泵，適用于小液量油井的?57/28 mm大流道抽稠泵，滿足了不同的現(xiàn)場需求，初步實(shí)現(xiàn)了泵徑的系列化。

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