大流道抽稠泵的研制与应用*

2018-06-13胡英才杨康敏范喜群王学宏胡士章刘若虚

钻采工艺 2018年3期

洪黎，胡英才，杨康敏，范喜群，王学宏，胡士章，刘若虚，金伟

(1河南油田分公司 2河南油田分公司石油工程技术研究院 3西南油气田公司川西北气矿气田维修中心)

河南油田的春光油田属中深、薄层、出砂、特超稠油油藏，针对高黏原油的举升，目前国内针对稠油常用的特种泵包括普通抽稠泵、偏心抽稠泵和双阀强启闭水平泵。普通抽稠泵从小柱塞内孔进液，进油流道长，过流面积小；偏心抽稠泵采取侧向进液进油流道短，但进液阀和小柱塞处在两平行轴线上，进油孔道空间受限；双阀强启闭水平泵，从尾管进液，进油流道长。同时强启闭的拉杆贯穿了进液阀和出液阀，有效过流面积较小[1-7]。综合比较，河南油田采用了偏心抽稠泵进行举升，但平均泵效也仅有38.5%。在蒸汽吞吐的一个周期内高效采油期短，低效采油时间长。同时，由于油层出砂，部分井因砂卡，砂磨泵造成检泵作业频繁，检泵周期仅140 d左右。针对油稠和出砂制约了春光稠油有效举升的现状，河南油田工程院2015年研制了一种新型的大流道抽稠泵。

一、技术分析

1.结构

大流道抽稠泵结构如图1所示，其中核心的强启闭进液机构由7～12组成。

图1 大流道抽稠泵结构示意图

1大泵筒 2大柱塞 3小柱塞 4连接螺纹 5连接外筒 6进油阀罩 7锁紧螺纹 8强启闭进油阀 9固定进油阀座 10进油连接套 11小泵筒 12扶正环 13下接头

2.工作原理

(1)注汽：将大柱塞提出上泵筒，小柱塞进入上泵筒的同时与小泵筒脱开，让出注汽通道。

(2)上冲程：强启闭进油阀在小柱塞向上运动的摩擦力的带动下，离开进油阀座，实现了泵内吸入液体；大柱塞向上运动，其上的出液球阀关闭，实现了井口出液。

(3)下冲程：强启闭进油阀在小柱塞向下运动的摩擦力的带动下[8]，与进油阀座配合，实现下腔的密封。大柱塞向下运动，下腔压力不断升高，其上的出液球阀开启，实现了泵向油管的排液。

3.主要技术参数

大流道抽稠泵的主要技术参数见表1。

表1 大流道抽稠泵主要技术参数

4.出油阀的设计

普通抽油泵的柱塞端部,一般外径要小于柱塞本体,虽然这样柱塞更易于组装和进入泵筒,但是在出砂井上使用时,该变径区域易于沉砂,导致砂卡柱塞(如图2所示)。因此，为了提高大流道抽稠泵对出砂的适应能力，特设计了等径螺旋出油阀(见图3)，减少了沉砂区。同时出油阀螺旋出油，在液流分力的作用下，可带动柱塞产生一定的旋转，使其均匀磨损。

图2 等径出油阀防砂卡原理示意图

图3 等径螺旋出油阀结构示意图

在出油阀处的这两项特殊设计，提高了大流道抽稠泵耐砂卡、砂磨的能力。

5.结构特点

(1)采取了大小两级柱塞串联的设计，具有液压反馈力，可有效缓解稠油井的光杆滞后现象。同时又可实现注采一体化，上提柱塞即可注汽，下放杆柱即可转抽。

(2)采取了等径螺旋出油阀的设计，一方面防止了泵上部沉砂，导致砂卡柱塞的风险；另一方面大柱塞在上下运动的过程中，可在液流冲击力的作用下逐渐旋转，与大泵筒之间形成均匀磨损，延长在出砂井使用时的检泵周期。

(3)采取了强启闭式进油阀总成设计，避免了井斜及井液黏度对进油阀启闭的影响。同时进油阀过流面积由偏心抽稠泵的800 mm2增大到了 3 000 mm2，减少了对特超稠油进油时的阻力。

二、现场试验情况

大流道抽稠泵自2015年8月起，在春光油田特超稠油井展开试验应用。截至目前已累计试验应用45井次，试验井成功率100%，平均泵效达44.8%，与使用偏心稠油泵相比，提高了6.3%。目前最长机抽生产时间已达247 d仍继续有效，平均检泵周期仍待观察。最大工作井斜在68.6°时，平均泵效仍可达49.5%。

1.典型试验例一

春10II2-11-7H井是春光油田春10区块部署的一口采油水平井，措施前，该井采用Ø70 mm/Ø38 mm偏心抽油泵生产，生产制度3.6 m×4 min-1，在出油温度53℃时，日产液28.4 m3，日产油5.4 m3，泵效50.0%。2015年10月3日下入Ø70 mm/Ø38 mm大流道抽稠泵，措施后，生产制度3.6 m×4 min-1，在出油温度53℃时，日产液36.9 m3，日产油7.4 m3，泵效66.9%，泵效提高16.9%。

2.典型试验例二

K436-38H井是春光油田春17区块部署的一口采油水平井，措施前，该井采用Ø70 mm/Ø38 mm偏心抽油泵生产，生产制度3.6 m×3 min-1，在出油温度50℃时，日产液25 m3，日产油3 m3，泵效60.4%。2015年10月5日下入Ø70 mm/Ø38 mm大流道抽稠泵，措施后，生产制度3.6 m×3.5 min-1，在出油温度50℃时，日产液35.6 m3，日产油8.9 m3，泵效72.3%，泵效提高11.9%。

三、泵型的配套完善

同时针对河南油田采油二厂特超稠油举升的需求，还设计了适合不同工艺的大流道抽稠泵，现场应用也取得了较好的效果。

(1)分层测试注汽一体化工艺，需过泵下入Ø48 mm的测试仪，因此配套了Ø70 mm/Ø50 mm的大流道抽稠泵。Ø70 mm/Ø50 mm大流道泵与Ø70 mm/Ø38 mm大流道泵比：优化了进油/出汽孔位置，满足分层注汽需求；优化了最小内通径，从Ø38mm扩大至Ø50mm满足了测试需求；优化了进油阀当量直径仅从Ø69mm缩小至Ø60mm，保持了大流道。

(2)直井特超稠油举升，日产液量低，为提高泵效，配套设计了Ø57 mm/Ø28 mm大流道抽稠泵。Ø57 mm/Ø28 mm大流道泵与Ø70 mm/Ø38 mm大流道泵比，日产10 m3时泵效提高了17%。