大斜度井抽油泵结构改进及应用

在大斜度井中,常规管式泵采油系统存在管杆偏磨严重、泵阀关闭滞后、效率低等问题。改进了泵的结构,即:固定阀采用弹簧结构,实现强制关闭;游动阀设计有半球阀-中心连杆结构,使阀球复位准确;采用3级密封柱塞,密封可靠;改进扶正器结构,减少偏磨。研制的大斜度井抽油泵可适用于井斜为0～90°的定向井,泵效提高约7%,减少了柱塞及管杆偏磨。     

大斜度井段低沉没度工况排采泵阀动力学特性

目前对于煤系地层天然气井所配套有杆泵泵阀动力特性的研究,主要是移植和借鉴常规油气井抽油泵泵阀的分析方法,多针对油气井开采较高的沉没度,并没有考虑低沉没度和大斜度工况下的泵阀动力学和水力摩阻等参数的影响,也没有揭示水平井泵阀顺利开启所需要的具体条件。为此,综合考虑低沉没度和大斜度等因素耦合的影响,推导造斜段泵阀随井液运动微分方程组,建立有杆泵井液流经泵阀阀隙水力摩阻数学模型,基于数值模拟的方法研究了水平井泵阀动力学、水力摩阻与临界沉没度。研究结果表明:①低沉没度和大斜度耦合作用下,增大冲程和冲次会提高造斜段泵阀阀球的升程、速度和加速度,缩短加速度趋向平缓所用的时间,并且水平井泵阀开启瞬间阀球会出现短暂的周期性波动;②受弹簧力与阀球重力的双重作用,水平井有杆泵的临界沉没度明显低于直井工况且固定阀球伴随弹簧快速复位,这有利于顺利开启水平井的游动阀球和固定阀球并提高泵效;③增大冲程、冲次和泵径会使水平井有杆泵井液流经泵阀水力摩阻及其临界沉没度变大,并且增大冲程更有利于提高低流速井液入泵流速,但同时也会显著地提高临界沉没度。结论认为,该研究成果对于保障煤系地层天然气井连续稳定排采和提高有杆泵的可靠性都具有重要的参考意义。     

长柱塞环流泵的研制与试验

针对普通泵在稠油井存在的泵阀漏失、柱塞拉伤及卡泵问题,设计了长柱塞环流泵。该泵采用强闭双环流阀结构,减小阀球摆动空间、跳动高度和下落时间,起到防止阀座偏磨、泵阀漏失作用;采用等径长柱塞短泵筒与刮砂杯结构,起到防止柱塞拉伤及卡泵作用,并通过优选材质,可满足泵在H2S等酸性介质环境中工作。现场试验16井次,工艺一次成功率100%,下该泵后单井平均检泵周期延长59 d,同期对比平均泵效提高15.6%,试验效果表明该泵结构设计合理,起到了防止泵阀漏失、柱塞拉伤及卡泵的作用,具有广泛应用前景。     

斜井导向抽油泵与常规泵的启闭特性比较

井斜的存在对抽油泵的工作效果会产生严重的不利影响,特别是在大斜度井中,常规抽油泵采油系统存在泵阀关闭滞后、效率低等问题。改进固定阀、游动阀结构,对其阀球设置导向结构,可以实现强制启闭、关闭及时、复位准确。建立斜井中抽油泵的阀球运动模型,运用解析法分别得到斜井下导向抽油泵与常规泵的阀球启闭时间,并进行对比。结果表明:在大井斜角度时,导向抽油泵的启闭滞后时间小于常规泵的启闭滞后时间,其启闭特性明显优于常规泵。     

XJFB型防偏磨抽油泵的研究与应用

为了解决有杆泵抽油井杆管偏磨及提高稠油井、高油气比井和大斜度井泵效的问题,研制开发了XJFB型防偏磨抽油泵.该泵采用机械阀和双柱塞的结构,柱塞与抽油杆柱不直接连接,游动阀为机械开启方式,抽油杆柱始终在拉应力状态下工作.在临盘油田65口井的现场应用表明,XJFB型防偏磨抽油泵,能防止抽油杆柱发生弯曲失稳及由抽油杆受压弯曲造成的杆管偏磨,有效解决了稠油井、高油气比井和大斜度井凡尔开关滞后的问题,提高了泵效.     

大斜度井有杆泵举升配套技术的研究与应用

针对常规有杆泵在大斜度井中举升时,存在偏磨导致管杆断脱严重、杆柱下行阻力大和泵效低的问题,开发了新型有杆泵抽油配套技术。该配套技术采用偏置阀式抽油泵、钢质连续抽油杆和旋转井口装置等部件,并配套组成了大斜度井有杆泵举升工艺管柱。经500余口井的现场应用表明,采用该配套技术,平均泵效比常规抽油泵提高了5%～10%,检泵周期延长6月以上,举升效果明显。     

稠油强启闭抽油泵的研制与应用

河南油田对稠油水平井采用偏心抽稠泵、水平一次泵或将抽油泵下至水平段的开采方法,存在固定阀启闭滞后、井斜较大时柱塞与泵筒已发生偏磨和球阀扶正等问题。为此,研制了稠油强启闭抽油泵。该泵设有2组游动阀总成和1组固定阀总成,游动阀为强启闭结构,固定阀罩内直径与固定阀球直径之间的间隙小,能有效防止阀球漂移,同时复位弹簧可以起到一定的扶正及强制回位作用。楼平6井和新2301井的现场应用结果表明,该泵能大幅提高产液量和效率,累计生产时间达201 d,对稠油水平井和大斜度井具有较好的适应性。     

稀油强启闭抽油泵的研制及在河南油田的应用

针对河南油田部分稀油水平井、大斜度井地层能量弱、动液面低、产液量低,目前在用的管式泵无法下至井斜角超过65°以上井眼的问题,研制了稀油强启闭抽油泵。该泵泵筒采用过桥泵结构,适应下深需求;游动阀采用强启闭拉杆结构,固定阀采用球阀串杆并上下扶正的结构,不受井斜角的影响,可适应90°井斜角。截至2014年6月,该泵在河南油田现场应用15口井,井斜角最大81°,生产时间最长26个月,有效满足了低液面大斜度井、水平井的举升需求。     

大斜度抽油井延长免修期的有杆泵举升工艺技术

分析了杨家坝油田大斜度井有杆泵生产过程中产生故障的原因，指出影响大斜度井生严的主要因素是开斜角和狗腿度。对现有斜井有杆泵的固定凡尔和抽油杆扶正器进行了改进，结合墩塘油田大斜厦井的实际井况，对有秆泵抽油系统进行了优化设计，形成了新的大斜度井有杆泵举升工艺技术。4口井的现场应用证明，大斜度井有杆泵举升工艺技术改善了油井的生产状况，达到了延长检泵周期、提高泵效、增加产量的目的。     

斜井生产中抽油泵组合配套工艺研究

抽油泵是一种在抽油机带动下,将井内原油抽到地面的一种特殊形式的往复泵,主要由泵筒、吸入阀(进油阀或固定阀)、活塞(柱塞)、排出阀(出油阀或游动阀)四大部分构成。抽油泵的动力是从地下经泵中抽油杆传递到井下,然后在柱塞的作用下做上下往复运动,井中原油沿着输油管道输送到地上。在斜井生产中,有杆泵系统处于倾斜状态,各部件所受重力与其轴线有一定夹角,会产生一个使运动件偏离轴线的分力。在调查中发现,泵挂处井斜角大于30°泵效就明显降低。常规泵用于斜井段生产易发生阀球偏击阀座、泵阀关闭不严和关闭打开延迟等现象。阀球的偏击偏落还会使泵阀磨损而导致漏失增加。通过本文的分析,直井抽油泵已不能满足斜井复杂井况的需求,必须从抽油泵结构方面设计,材料方面进行优选,加工工艺方面进行加强,全面提高抽油泵在斜井的适应性,降本增效。     

套装式抽稠油泵的设计

针对普通抽油泵在稠油井中使用时存在抽油杆柱下行困难的问题,提出一种套装式抽稠油泵。这种抽油泵主要由出油阀、进油阀、大泵筒、小柱塞和柱塞泵筒等组成,具有进排油腔和呼吸腔两个腔室,在抽油机下冲程中抽油杆柱下端产生一个方向向下的液压反馈力,帮助抽油杆柱下行,克服了抽油杆柱下行困难的问题,有效提高抽油泵的有效冲程,延长抽油杆柱寿命。该泵还具有自动卸油、一次管柱注采、正反向洗井和冲砂等多种配套功能,方便于稠油井作业,减轻工人劳动强度。     

大流道抽稠防砂泵的研制与应用

针对常规抽稠泵抽汲稠油时存在吸入性能差、进油阻力大和下行困难等缺陷 ,创新设计了大流道抽稠防砂泵 ,使一些无法开抽的稠油井投入正常生产 ,并替代了部分原用的蒸汽热采和电热杆热采设备 ,提高了油井采收率 ,降低了开采成本。这种大流道抽稠防砂泵具有下面几点独特优势 :(1)进油阀流道面积大 ,进油阻力小 ;(2 )泵入口压力高 ,提高了泵充满程度和泵效 ;(3)增加了抽油杆柱下行动力 ,且下行动力大小可调 ;(4)泵柱塞两端带有刮砂结构 ,可防止砂卡柱塞 ,适用于低出砂稠油井     

小排量抽油泵结构优化设计与试验

在低产油井,小排量抽油泵存在寿命短和泵效低的问题。对常规结构的小排量抽油泵进行分析计算,有针对性地进行优化并改进其结构。上游动阀罩采用闭式结构,下游动阀罩和固定阀罩采用槽型球室结构,泵筒和柱塞选用小间隙和长配合段。试验结果表明,新型小排量抽油泵的寿命和泵效显著提高,平均运行600 d以上,平均泵效57.6%。     

液压反馈自封高效节能柱塞泵的研究与应用

针对目前采用的柱塞泵摩阻大、漏失大、寿命短等问题，提出了一种新型液压反馈高效节能自封柱塞泵（HSP）。该泵的柱塞芯由中部开有若干个径向槽孔的金属管制成，柱塞上装有一个弹性伸缩套，套在中心筛管柱塞芯上，在弹性伸缩套外面套有若干个耐磨的密封环。上行程时柱塞内部的流体压力作用到胶套内表面上使之向外膨胀，使密封环始终压在泵筒内壁上，形成良好的密封；下行程时弹性伸缩套恢复原状，柱塞和泵筒之间产生间隙。通过有限元力学分析，证明该泵克服了常规柱塞泵摩阻大、效率低、寿命短等不足。室内试验表明该泵实现了下行“无”摩阻，上行自封“无”漏失，专用耐磨环实现了长寿命的目的。现场试验表明，在供液条件充足的情况下，该泵泵效达到60%~80%，可高效节能连续工作2 年以上。     

强启闭柱塞抽油泵的研制及应用

针对辽河油田蒸汽吞吐油井存在气锁、出砂、后期油稠泵效降低的状况 ,研制了强启闭柱塞抽油泵。这种抽油泵柱塞游动阀采用机械强制开启和关闭的结构 ,柱塞为等径光管、浮动结构 ,可防止发生气锁游动阀、阀球关闭滞后、砂卡柱塞现象。强启闭柱塞抽油泵在锦州采油厂作业四区采油现场成功应用并批量推广 ,获得了良好效果 ,具有良好的应用前景     

抽油泵活塞上阀罩的改进与使用

针对目前中原濮城油田小泵深抽井活塞上阀罩断脱较多的现象，在认真分析普通上阀罩断脱原因的基础上，进行了阀罩改进，不仅出油面积增加，而且承载面积明显增加，通过现场175井次的使用，阀罩断脱现象得到有效控制，平均效提高了3．6％，因此，该技术值得进一步推广应用。     

深井泵新型高效柱塞的研制与应用

为了防止抽油泵柱塞上凡尔罩断脱,提高抽油泵泵效,对原抽油泵柱塞上凡尔罩结构及材质进行了分析。针对目前的不足,从结构和材质上进行了优化,设计了深井泵新型高效柱塞。通过现场150多口井的应用资料分析,改进后的柱塞具有有防止上几尔罩断脱,提高泵效,适应性强等特点,推广应用前景良好。     

强启闭阀柱塞串联式抽油泵的研究和应用

由于常规稠油冷采工艺不能满足高粘度深井开采的需要，研究开发了强启闭阀柱塞串联式抽油泵，其结构简单，适用范围广，可用于各类斜井、稠油井、偏磨井等。该泵由于采用强启闭蝶形吸入阀、机械式排出阀和柱塞串联式结构，有效解决了斜井阀体关闭不严，稠油井杆柱下行困难，吸入阀关闭滞后，偏磨严重井中柱塞上阀罩易磨断等问题。该泵已在多口斜井、稠油井和偏磨严重井上应用，泵效平均提高3％～5%。     

高效防砂抽油泵的研制

针对常规抽油泵使用中易发生磨损、砂卡和脱扣的弊端, 研制了高效防砂抽油泵。这种抽油泵采用等径柱塞, 上游动阀罩内无阀球, 仅通过螺纹与柱塞上部连接; 在柱塞上部和下部沿圆周方向开1圈或几圈径向通孔; 在下游动阀罩下部连接有引鞋, 引鞋上开有导流通孔和导流槽。10口试验井的现场使用表明, 这种泵具有减小磨损、减少泵漏失、防止砂卡和脱扣等特点,且结构简单, 维修方便, 成本低, 适用范围广, 已在胜利油田滨南采油厂推广应用, 取得明显经济效益。     

液力反馈型空心杆抽油泵的设计

设计的液力反馈型空心杆抽油泵主要由反馈长柱塞、反馈泵筒、出油阀、接箍、旋转装置、工作泵筒、工作柱塞、进油阀等组成。悬点载荷分析表明,这种泵在下行程时,与常规泵相比,增加了杆柱的下行动力而减少了下行阻力,有效地解决了常规泵空心抽油杆采油工艺中空心抽油杆柱下行困难的问题,并可提高抽油泵的泵效,延长空心抽油杆的使用寿命。液力反馈型空心杆抽油泵的应用,可改进空心抽油杆采油工艺,提高采油的整体效率,将对空心抽油杆采油工艺的推广应用起积极作用。