试论水平井抽油杆柱的扶正

<正> 水平井用杆式泵采油时,抽油杆柱的扶正和减摩是一个重要的研究课题。针对这一问题,分析了现有各种抽油杆扶正器的特点,认为滚轮式扶正器更适合于水平井抽油杆柱的扶正与减摩,并对滚轮式扶正器结构提出了设想。     

美国杆式泵抽油系统的创新

杆式泵抽油系统是目前世界油田应用最普遍的人工举升系统。近年来。美国石油科技人员对杆式泵抽油系统进行了创新和改进,从提高杆式泵及配套设备的系统效率、延长装置本身的工作寿命两方面入手。使杆式泵抽油系统在设计、运行、操作等方面越加科学合理,能更好地满足油田需要。本文从“新型杆式泵的研制、杆式泵配套设备的研制、抽油杆的故障诊断与处理系统”三个方面介绍了防砂杆式泵和抽油杆连接器等10种新型泵及其配套设备,对于目前油田亟待解决的出砂、杆管偏磨、杆断、卡泵等问题是一个极佳的借鉴与选择。     

对提高杆式泵泵效问题的探讨

杆式泵泵效与柱塞衬套间的间隙、阀的密封、连接部件的密封、抽油杆柱和油管柱的变形，以及泵内、外工作筒间的密封等有关。根据杆式泵的现场使用情况，就泵内、外工作筒的锁定与密封对杆式泵泵效的影响进行了讨论。认为杆式泵内、外工作筒的锁定是保证密封的前提，是提高泵效的关键。欲提高泵效，除在内、外工作筒间采用双级密封和增大工作简的锁紧力外，建议采用笔者提出的新型锁定装置。     

杆式泵防气工艺管柱研究

部分出砂油井配套了用于防砂的激光割缝筛管,但无法安装多沉降旋流气锚,导致杆式泵受气体影响严重。依据重力气锚原理设计了杆式泵防气工艺管柱,该管柱在杆式泵支撑装置下安装激光割缝筛管,使泵筒与油管之间的密封环空与油套环空连通,聚集在这一环空的气体可以通过激光割缝筛管排到油套环空,消除气体对杆式泵的影响,提高抽油泵效和油井产量。     

热采沉砂泵的矿场应用

辽河油田稠油含砂井通常采用空心泵电加热开采工艺 ,经常发生砂卡、砂堵现象 ,试用一般防砂泵效果也不明显。频繁检泵致使采油成本上升 ,个别含砂量较高的油井不得不关停。辽河石油勘探局总机械厂研制生产的热采沉砂泵针对辽河油田稠油的特点 ,设计了特殊的沉砂通道 ,变防砂为沉砂 ,改御砂为疏通砂道。从现场使用情况看 ,该泵可有效解决稠油热采含砂井砂卡、砂堵工艺难题 ,大大延长了检泵周期 ,降低了生产成本 ,收到了良好的效果。1　结构特点和工作原理1 .1　结构特点热采沉砂泵的结构示意如图 1。主要由外油管、柱塞总成、扶正套、泵筒、…     

热采沉砂泵

针对辽河油田稠油井含砂量高 ,泵下井后砂卡、砂埋现象严重的问题 ,辽河油田机械修造公司研制了热采沉砂泵。 结构特点 与普通抽油泵相比 ,热采沉砂泵主要有如下结构特点。(1)采用长柱塞、短泵筒结构　由于柱塞比泵筒长 ,因此总有一段柱塞外露于泵筒 ,这种结构可以起到一定的防砂作用。(2 )采用适用于热采的空心泵　在稠油热采中 ,空心泵发挥了巨大的优势。由于泵是空心的 ,电缆可以下到泵中 ,加热效果好。(3)增加了沉砂装置　沉砂装置主要由进油通道、沉砂通道、沉砂尾管等组成 ,是防止砂卡、砂埋的最重要的结构。 工作原理 当热采沉砂泵…     

防砂卡可洗井螺杆泵的技术分析

新研制的防砂卡可洗井螺杆泵由沉砂筒、螺杆泵、沉砂接头和洗井阀等组成。采油时,井内原油从沉砂接头侧面进入,经试压阀后被螺杆泵采出,当因故停井后泵上砂子下沉时,砂子从沉砂筒与螺杆泵之间的环形空间,经沉砂接头的另一通道后通过洗井阀沉入泵下沉砂尾管内,从而防止砂卡螺杆泵。洗井时,洗井液从沉砂筒外向下经洗井阀侧面进入沉砂筒与螺杆泵之间的环形空间,到达螺杆泵上的油管后返出地面。5口井的现场试验证明,防砂卡可洗井螺杆泵设计合理,工作可靠,适应井况能力强,可以大量推广使用。     

长柱塞式防砂抽油泵原理与应用

在出砂油井上,常规抽油泵经常出现砂卡柱塞、砂埋抽油杆、砂磨泵筒和柱塞等现象,使抽油泵过早失效。针对这些问题,设计了长柱塞短泵筒与环空沉砂相结合的长柱塞式防砂泵。将该泵与常规抽油泵的工作原理进行对照,说明了其结构特点和工作原理。通过对几口典型井例的分析,指出了该泵的适用范围及注意事项。该泵已成功应用２５０多井次,延长出砂油井免修期二倍,降低了生产成本,为提高经济效益提供了一种有效的生产工具。     

侧吸沉砂抽油泵的研制与应用

针对普通整筒式抽油泵不具备沉砂功能造成砂磨柱塞和泵筒,以及尾管进油方式受滑脱效应的影响,影响泵充满系数等问题,研制了侧吸沉砂抽油泵。该泵主要由泵筒、柱塞和侧吸沉砂阀等组成,侧吸沉砂阀是该泵的性能体现点,由侧吸进油口、开式阀罩和沉砂筒丝堵组成。70口井的现场试验表明,该泵不仅具有防沉砂性能,而且可防落物,对抽油泵具有较好的保护作用,能够延长油井检泵周期。     

深抽杆式泵的研制与应用

针对塔河油田储层埋藏深,常规泵因下深有限无法满足深抽开采的难题,研制了深抽杆式泵。该泵的游动阀罩采用加强型分体式结构,并在排油阀体上设计了长短不一的出油槽,以提高阀罩的承载能力和抗疲劳强度;采用底部机械和皮碗双密封、双锁固结构,密封效果好;泵筒外部增加由支撑管和加固支承环组成的扶正机构,对泵筒起到支承和扶正的作用,同时还可以提高泵筒强度和泵效。在现场6井次试验中,最深泵挂可达4 000 m,满足油田深抽采油的需要。该泵的研制成功有助于油层埋藏深、能量低、渗透性差和注水效果差的油藏开采。     

螺杆泵井抽油杆扶正器结构研究

根据螺杆泵井抽油杆柱受力和旋转运动规律,设计了抽油杆扶正器。该扶正器由扶正器杆体、承磨层、承磨圆筒、支撑件和接箍组成,将其安装在2根抽油杆之间,下入油井的油管内。工作时,旋转的扶正器杆体相当于轴承的转轴,不旋转的承磨圆筒相当于轴瓦,配用高寿命的耐磨材料,从而延长其使用寿命。支撑件不随扶正器旋转,液体流动通道位置固定,能够保持液体流动畅通。现场应用表明,这种扶正器结构简单,安装方便,能对抽油杆起到良好的扶正作用,可有效防止杆管偏磨。     

泵筒带螺旋槽的新型防砂卡抽油泵

泵筒带螺旋槽的防砂卡抽油泵是在普通整筒泵的内壁加工几段正反交叉的盲螺旋槽 ,采用等径光杆柱塞 ,其上加装一旋转器。旋转器通过抽油杆柱下放压力和上提拉力强迫旋转杆顺时针旋转 ,从而带动柱塞旋转。柱塞在运动中既做往复直线运动 ,同时还做圆周运动 ,故磨损均匀 ,使用寿命延长。采用带螺旋防砂槽的泵筒 ,可使砂粒在柱塞旋转时被挤入防砂槽内 ,而在下一个冲程时又被液流冲出 ,从而防止了砂卡。这种防砂卡泵在大庆油田 92口油井中使用 ,比普通抽油泵平均泵效提高约 3% ,平均检泵周期延长 5 2 5 8d     

抽油杆助抽扶正器研制

为防止抽油杆管偏磨,提高泵效,延长井下抽油系统的使用寿命及检泵周期,研制了一种抽油杆助抽扶正器。将多个抽油杆助抽扶正器连接在抽油杆柱中,每一个抽油杆助抽扶正器相当于装在抽油杆上的可以开合的柱塞。下冲程时自动打开,上下畅通,只起扶正、防偏磨作用;上冲程时自动闭合,形成多个在油管中的大直径柱塞,随抽油杆一起上升,分担了作用在抽油泵柱塞上的压差,从而减少了柱塞与泵筒之间的漏失与磨损,可提高井下设备的寿命,延长检泵周期。     

抽油泵柱塞减少磨损的方法

传统的抽油泵柱塞外表面垂直轴向开有矩形防砂槽，容易造成外表面过早磨损、腐蚀剥落、拉伤漏失而失效，因此提出改进抽油泵柱塞外表面密封结构设计的两点设想：（1）在柱塞外表面上、中下设置三道截面为半圆形的螺旋防砂槽，上、下两道为左旋，中间为右旋；（2）在上部螺旋槽底开设导砂孔。采用以上两种设计形式，预计可减少抽油泵柱塞与泵筒的磨损，改善抽油泵的密封和润滑，减少泵工作过程的漏失量，避免出现泵砂卡和抽油杆脱扣，从而延长检泵周期。     

深抽杆式泵的改进设计与应用

随着塔河油田的不断开发,地层能量逐年下降,深抽杆式泵因其下深深被广泛应用于塔河油田,而常规深抽杆式泵频发的凡尔漏失、解封困难、泵座易损伤及卡泵率高等问题,严重影响油井生产,增加修井费用。针对以上问题,结合深抽杆式泵结构、材质及工作原理,通过优化改进杆式泵的结构,提升阀副材质,研制出了易解封防漏防卡深抽杆式泵,该泵将坐封面倒角由60°改为45°,使杆式泵解封更容易;泵座钢圈加高由24上升到34mm,间隙配合改为过盈配合,降低坐封、解封时泵座钢圈破损风险;单固定阀改为双固定阀,降低固定阀漏失的风险;软密封由后置型改为前置型,避免出现软密封经过泵座被剪切后掉落,因抽汲作用进入泵筒,卡于阀座处,导致阀漏失;泵出液口由斜口改为直口,扩大沉砂空间,降低泵上部油管异物沉降进入泵筒造成的卡泵风险;游动阀罩斜面角度由15°上升到45°,增大解封杆式泵时接触面轴向分力,降低卡泵风险;改进解封接头材质,采用不锈钢材质,使二者硬度接近,避免低硬度材质发生形变。该改进泵目前已在塔河油田应用68井次,降低了杆式泵油井的故障率,延长了检泵周期,具有很高的推广价值。     

防喷式稠油抽油泵的结构原理及防喷能力的计算

介绍了防喷式稠油抽油泵的结构及工作原理,指出使用这种泵进行热力采油时在遇井喷的情况下,只需将光杆缓慢下放,使上柱塞完全进入泵筒,上下防喷密封面完全吻合即可止喷。通过对防喷状态的理论分析计算,证明这种泵的结构设计是可行的。使用这种泵采油可提高单井综合采油时率15%以上,每井次可节约作业费用1.25万元人民币。     

动筒式抽油泵环隙变化产生的防砂卡效应

根据拉梅 (Lam啨)公式和虎克定律 ,对动筒管 (杆 )式抽油泵进行了受力分析 ,导出了动筒式抽油泵环隙变化理论计算式。通过井例计算 ,对比分析了动筒式抽油泵和定筒管式抽油泵在相同工况下的受力状况和泵隙变化 ,提出了合动筒式抽油泵上行程发生的环隙变化非常有利于防止地层砂或井内其它异物引起的卡泵 ,较定筒管式抽油泵更适于防砂卡抽油 ;动筒式抽油泵泵筒承受的交变载荷相对于定筒管式抽油泵小 ,可配套用于深井防砂卡采油 ;在选择初始泵隙时 ,应首先考虑满足摩擦副灵活运行和可靠密封的要求 ,动筒式抽油泵的初始泵隙较定筒管式抽油泵大。     

新型旋转式抽砂泵的研制与应用

为解决漏失严重出砂井排砂难的问题,研制了新型旋转式抽砂泵。该抽砂泵在继承抽砂泵原有优点的基础上,完善了泵筒结构。在泵体与活塞杆间采用六方连接,保证活塞杆既能上、下自由运动,又能在管柱的旋转下带动泵筒从而带动砂铲或钻头进行旋转运动,这样就达到了既能钻砂面又能及时将钻碎的砂子抽进油管内,完成抽砂作业。现场应用表明,该抽砂泵与常规冲砂技术相比,具有操作简单、施工快捷、成功率高和施工过程无污染等优点,每口井施工比常规冲砂节约时间12~30 h,节约成本4~10万元,减少油层污染,抽砂成功率100%。     

防砂卡斜井泵在下二门油田出砂井中的应用

介绍了防砂卡斜井泵的结构和工作原理,防砂卡斜井泵采用长柱塞、短泵筒、泵上出口挡砂、泵下尾管沉砂装置,消除了普通泵存在的砂埋柱塞与抽油杆的缺陷。在下二门油田出砂井中的应用效果表明:该种泵能有效地防止砂卡、减少抽油杆断脱,同时减少泵的磨损,延长泵的使用受命。     

一种依靠井内原油润滑的扶正器设计

针对有杆泵抽油井中油管与抽油杆之间磨损日益严重的问题,设计了一种依靠井内原油润滑的扶正器。该扶正器设计特定的结构可以储存润滑油,并且在抽油杆与油管相对运动的过程中扶正器与油管接触部位释放出原油,利用井液中的原油增强扶正器与油管壁的润滑作用和保护作用,提高抽油杆和油管的工作寿命。试验结果表明：当抽油杆运动达到一定速度后,扶正器和油管之间可以形成稳定的原油润滑油膜。