杆式泵采油工艺特征比较及优化研究

杆式泵采油工艺特征比较及优化研究

程燕王超

胜利油田胜利采油厂采油管理七区

摘要：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。区块油层油气比高，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，区块油井的井深和产量符合杆式泵的推广应用的条件。通过不断地实践和分析，解决杆式泵在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。

关键词：杆式泵；结构；阀座密封；刺漏问题；座封装置

随着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。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。

1杆式泵工作原理

杆式泵结构由两个内外缸和一个柱塞构成，被人们俗称为“插入泵”，抽吸原理和管泵一样，都是通过抽杆及带胶皮圈和阀门的抽子在油管内上提下放，使井内液体排出井外。柱塞阀杆与抽油杆连接，柱塞通过与抽油杆的连接，实现上下往复移动，实现抽吸功能。杆式泵整个工作过程可以表述为：柱塞上升时泵缸内压力降低，固定阀在油套环空间内开启，液体进入泵缸；柱塞下降时，泵筒内的压力随着柱塞的落下而逐渐增大，当压力大于油环环液柱的压力时固定阀关闭，同时游动阀开启，此时泵缸中的液体有了通路，上升到柱塞的上端；当柱塞向上移动时，游动阀在液体自重的压力下快速下落，与此同时固定阀开启。以上动作过程完成一次井口液体排出，以及液体进入泵缸的流程，使往复运动能持续进行，保持液体不间断从井口抬出到地面。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）。

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Φ32mm、Φ38mm、Φ44mm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杆式泵应用中问题的分析

2.1卡泵容易解除阀座密封

油井在出油时发生卡泵是很常见的问题，但是经常卡泵会使阀座密封失效。卡泵问题不仅仅出现在柱塞泵的使用上，管道泵也会经常出现卡泵问题，所以卡泵是一个突出问题。主要原因在于复杂的井下环境和工作条件，由于地层砂或工程用砂埋住部分管柱(或者是水垢)，使管柱不能提出井口，这种问题在抽油过程中普遍存在，而杆泵结构是单泵管，整个泵缸的结构易受油井倾斜的影响，容易发生上述问题。在顶部承压的双杠杆泵只在上部支架上固定整个泵和油管，支撑部件下方的泵总是处于自由悬挂状态。在泵的运行过程中，它会与支点振动，导致密封处产生不均匀的磨损、机械卡爪断裂、松动和脱离的现象，致使阀座密封失效。与此同时，机械设计人员在设计杆式泵时，间隙太小，使卡泵情况时有发生。在同样的工况下，设计一个更完善的阀座密封装置，是减少卡泵问题导致密封失效的有效方法，也是设计人员着重需要考虑的关键问题。

2.2进口接头的刺漏问题。进油阀座接头在生产处理过程中有着较大的质量问题，或者出现端面不平整等问题，在部件的压力测试过程中，问题没有完全展现出来，也没有检查人员发现接头质量问题。密封端面一段时间后被流体及携带的砂砾、铁屑等冲击磨损，出现密封不严、漏点等现象。与管式泵相比较来说，杆式泵密封端面接触面积较小，这种设计容易产生密封不严、漏点的问题。

3工艺技术优化措施

3.1座封装置易解封解决措施

面对座封装置易解封的问题，设计人员除了设计性能更良好的阀座密封装置之外，阀座密封装置还可以采取其他有效措施。这里提出几条适用于减少由卡泵引起的阀座密封装置容易失掉密封作用的措施，这些措施包括以下内容。

(1)油品开采单位需要制定井筒维护周期和维护检修力度。例如，杆式泵油井应该测量其垂直度，尽量保持竖直，减少斜度，对于较易结渣、结蜡的油井，应当注意清洗频率，降低卡泵风险和概率。(2)适量加大杆式泵的配合间隙，降低卡泵频率。(3)杆式泵的下缘设计一个固井工具，以减少杆式泵在使用过程中泵杆摆度过大的问题，减少所引起的密封失效。

除了上述三种措施选择之外，设计一个更完善的阀座密封装置是解决这一问题的根本方法。杆式泵在维护检修过程中，不需要将油管抬离出地面，从而降低了杆式泵检查维修的成本，同时也加快了检查进度。维护检修的优点主要体现在固定密封装置的安全稳定性上，只要阀座密封不失效，不会液体外流。为了充分发挥杆泵的应用价值，必须保证固定密封装置的正常运行。

3.2进口接头的刺漏解决措施.密封端面很容易被杂质等冲击磨损，出现密封不严、漏点等现象，为了解决刺漏的问题，，可以改善零件制造工艺、提高零件的加工精度，后期加强产品的质量检验，进行零件组装和测试时需要规范、规定严格执行。此外，它也是将铜垫片加装到进气阀密封表面，或者增加进气阀外加设“O”型橡胶圈密封，这也是一种有效方法。

3.3泵阀参数的优化

杆式泵的泵阀参数对泵效率的影响主要体现在泵的充盈效果上，可以理解为泵阀参数直接影响杆式泵的运行效率。当泵的有害容积或者存气体积较大时，气体就会影响泵的充盈量。但是，当进油阀的流道粗糙度系数小时，泵腔内的存气也会相应减少，泵的充盈量可以增加，泵的效率也就可以改善。

4结语

随着低渗透油田的大规模开发，低液量油井的数量逐年增加，区块的井深和产量条件都比较符合杆式泵的推广应用，通过前期不断的摸索、实践和分析，发现了杆式泵在应用中存在的问题，并就此提出了五点相应的解决方法，为提高杆式泵的管理水平及大规模推广提供了技术上的支持。同时与整筒泵相比，杆式泵的推广应用可以降低井深检泵作业成本，起到降本增效的目的，从而使杆式泵在区块有较好的应用前景。

参考文献

[1]杆式抽油泵结构改进与应用[J].王百战，白文雄，张春新，张刘富，王毅理.石油机械.2018(10)