劉俊芹,馮昆明,徐建新,龐 強(qiáng)
(中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第九采油廠,寧夏銀川 750005)
桿式抽油泵其整體可隨抽油桿下入油管內(nèi)的預(yù)定位置固定并密封,而進(jìn)行抽汲工作,因此也稱做“插入式泵”。桿式泵根據(jù)其固定位置分為:定筒式頂部固定桿式泵、定筒式底部固定桿式泵,動(dòng)筒式底部固定桿式泵。其固定裝置又分為機(jī)械式、皮碗式。
桿式泵的工作原理與常規(guī)管式泵基本等同。下井時(shí),密封支撐座隨油管下入預(yù)定位置,泵筒和柱塞隨抽油桿入井,泵筒通過卡簧固定在支撐座上。生產(chǎn)時(shí),柱塞在抽油桿帶動(dòng)下,實(shí)現(xiàn)對(duì)井筒內(nèi)液體的舉升。目前,推廣應(yīng)用的桿式泵為定筒式頂部固定桿式泵,主要由泵筒總承、柱塞總承、閥總承及固定鎖緊裝置總承幾部分組成。泵筒總承形成泵的油腔,并通過固定鎖緊裝置與油管相連;柱塞總承及閥總承完成抽汲動(dòng)作、提供油流通道;固定鎖緊裝置總承實(shí)現(xiàn)泵與油管連接。
(1)支承密封裝置固定在泵的頂部,排出的液體能夠把頂部與油管間的沉砂及時(shí)沖刷干凈,避免砂卡現(xiàn)象的發(fā)生,可用于含砂井開采;(2)泵體可以繞頂部固定裝置轉(zhuǎn)動(dòng),在斜井中有較好的自調(diào)能力;(3)采用雙支承裝置,錨定力大,密封可靠;在低產(chǎn)井和低液面井中比底部固定更能適應(yīng)井況;(4)泵筒受油液內(nèi)漲壓力作用,會(huì)增大泵筒與柱塞的間隙,因此不適用于較深油井。
圖1 定筒式頂部固定
圖2 定筒式底部固定
圖3 動(dòng)筒式底部固定
表1 桿式泵檢泵原因統(tǒng)計(jì)表
2012年將耿271定為桿式泵推廣示范區(qū),并根據(jù)油田公司要求,在全廠進(jìn)行推廣桿式泵采油,全年共計(jì)入井153臺(tái),其中新井入井66臺(tái),老井入井87臺(tái)。主要應(yīng)用山東威馬桿式泵(76臺(tái))、長(zhǎng)慶機(jī)械廠桿式泵(61臺(tái))和渤海新世紀(jì)桿式泵(16臺(tái))。2011年本廠進(jìn)行桿式泵采油實(shí)驗(yàn)入井29臺(tái),均為渤海新世紀(jì)桿式泵。目前本廠共計(jì)在用桿式泵157臺(tái)。
2012年桿式泵采油井維護(hù)性作業(yè)共47井次,其中,泵故障46井次,占97.9%;桿柱故障1井次,占2.1%;管柱故障和正常生產(chǎn)安排0井次。油井維護(hù)性作業(yè)主要以泵故障為主。通過對(duì)泵故障的46井次進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì),其主要原因?yàn)樽獠坏轿弧⒈瞄y漏失、和易解封等,檢泵原因統(tǒng)計(jì)(見表1)。
圖4 桿式泵故障分類餅狀圖
(1)修井隊(duì)伍對(duì)桿式泵結(jié)構(gòu)、原理不了解,施工不當(dāng)導(dǎo)致座封不到位。
(2)井筒臟,投產(chǎn)前井筒未處理干凈,導(dǎo)致桿式泵故障不出液。
(3)密封部位偏磨、機(jī)械卡抓斷脫、松脫的問題,導(dǎo)致座封失效。
一是由于頂部支撐的雙卡桿式泵,僅以上端支撐部位將整個(gè)抽油泵與油管固定,支撐部位以下的泵體始終處于自由懸空狀態(tài),泵在工作中,會(huì)隨這個(gè)支點(diǎn)擺動(dòng),造成密封部位偏磨、機(jī)械卡抓斷脫或松脫;二是部分出現(xiàn)桿式泵卡爪薄,僅2.4 mm厚,生產(chǎn)一段時(shí)間后出現(xiàn)卡爪斷裂、松脫,導(dǎo)致密封失效;三是由于入井操作不當(dāng),桿柱下井速度快造成軟密封環(huán)磨損。
(4)油井結(jié)蠟結(jié)垢導(dǎo)致桿式泵卡泵、造成凡爾失靈、泵閥漏失。
由于井下工況復(fù)雜,砂卡、垢卡、蠟卡問題比較普遍,再加之桿式泵均為單根泵筒的整筒泵結(jié)構(gòu),使用中容易受到井斜度的影響,出現(xiàn)卡泵。
2.4.1 產(chǎn)液量、油量保持平穩(wěn) 通過對(duì)78口可對(duì)比老井下入桿式泵前后生產(chǎn)情況的對(duì)比發(fā)現(xiàn),下入桿式泵后,在平均泵徑、抽吸參數(shù)不變的情況下,平均日產(chǎn)液量、日產(chǎn)油量保持平穩(wěn)。
2.4.2 減少維護(hù)作業(yè)成本 由于桿式泵檢泵時(shí)不起油管:(1)可有效縮短作業(yè)占井時(shí)間,降低作業(yè)費(fèi)用。2012年除人為操作不當(dāng)造成的檢泵井次以外,共計(jì)進(jìn)行桿式泵檢泵作業(yè)47井次,管式泵檢泵作業(yè)1.45萬(wàn)元/井次(老井按平均泵掛1 900 m),桿式泵檢泵作業(yè)0.85萬(wàn)元/井次,每井次檢泵作業(yè)節(jié)約費(fèi)用0.6萬(wàn)元,2012年桿式泵檢泵作業(yè)累計(jì)節(jié)約28.2萬(wàn)元;(2)能減少起下油管時(shí)對(duì)絲扣的損傷,延長(zhǎng)油管的使用壽命,減少因油管絲扣漏失造成的檢泵井次,可產(chǎn)生隱形效益。
2.4.3 縮短維護(hù)作業(yè)時(shí)間,提高采油時(shí)率 與管式泵檢泵作業(yè)相比,桿式泵維護(hù)作業(yè)因不用起下油管,管式泵檢泵作業(yè)需35小時(shí)/井次,而桿式泵則需19小時(shí)/井次,一個(gè)檢泵井次可縮短作業(yè)占井時(shí)間16 h,按全年47個(gè)井次來(lái)計(jì)算,共計(jì)縮短修井占用752 h,提高了采油時(shí)率;按照目前本廠平均單井日產(chǎn)油1.23 t計(jì)算,可增產(chǎn)原油38.54 t,按照目前市場(chǎng)原油價(jià)格4 400元/噸,可產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益16.96萬(wàn)元。
圖5 桿式泵使用前后效果對(duì)比圖
表2 2012年桿式抽油泵使用效果對(duì)比
從桿式泵生產(chǎn)情況來(lái)看,與管式泵相比,桿式泵在生產(chǎn)過程中主要暴露出異常工況判斷困難、不起管柱判斷不準(zhǔn)確、泵質(zhì)量不穩(wěn)定等情況。
(1)易造成卡泵。由于桿式泵懸掛在油管預(yù)定位置的懸掛器上,而且要求密封性能良好,井筒結(jié)垢或者結(jié)蠟嚴(yán)重都會(huì)發(fā)生桿式泵在下井過程中遇阻不能下到位或者密封漏失,在起泵時(shí)也可能發(fā)生卡泵現(xiàn)象。
(2)易解封。一是桿式泵在運(yùn)行過程中,雜質(zhì)進(jìn)入泵筒后,活塞與泵筒間摩擦力增大,最終導(dǎo)致上行解封,皮碗在支撐座臺(tái)階處磨損。二是泵筒在油管內(nèi)不居中,上行時(shí)帶動(dòng)泵筒擺動(dòng),使卡爪受力不均,出現(xiàn)解封。
(3)故障判斷困難。由于桿式泵存在檢泵不起油管的特點(diǎn),一旦油管發(fā)生破漏,無(wú)法進(jìn)行試壓,給故障判斷和施工帶來(lái)一定的隱患。
(4)井下油管結(jié)蠟、垢情況不明了。由于桿式泵檢泵不起油管,而一旦油管結(jié)垢、結(jié)蠟,特別是懸掛器或防噴泄油器結(jié)垢、結(jié)蠟將直接影響作業(yè)成功率。
(5)主觀因素造成入井不出液。2012年桿式泵入井受主觀可控因素較多,與選井、管理和對(duì)桿式泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)掌握程度有關(guān)。一是未按桿式泵入井要求嚴(yán)格選井;二是井筒清洗不徹底、配套井筒防范措施未跟上、不及時(shí)進(jìn)行清、防蠟垢藥劑添加;三是對(duì)桿式泵結(jié)構(gòu)原理不掌握,操作不當(dāng)使桿式泵入井未座封不出液。
(1)嚴(yán)把桿式泵入井關(guān)。一是對(duì)照桿式泵入井條件及選井要求,嚴(yán)格選井;二是準(zhǔn)確丈量下井油管桿數(shù)據(jù),嚴(yán)格施工工序,確保施工質(zhì)量,避免井筒沖洗不徹底等造成的無(wú)效施工井次;三是現(xiàn)場(chǎng)檢查密封效果,確保密封合格。
(2)強(qiáng)化井筒配套。延長(zhǎng)桿式泵生產(chǎn)周期。一是在距井口25、50 m處、造斜點(diǎn)處配套扶正器;造斜點(diǎn)以下全部使用扶正桿;“狗腿度”大(≥ 3°/25m)的井段前后油桿上各接2個(gè)扶正器;在滑桿上第一根油桿接2個(gè)扶正器;二是選用多沉降旋流氣錨和激光割縫管,滿足桿式泵防氣和防砂需求。另外,選用桿式泵防噴泄油器。
(3)加強(qiáng)桿式泵入井后的管理措施。一是對(duì)桿式泵井掛牌管理;二是嚴(yán)格清防蠟、垢加藥制度,適當(dāng)增加加藥頻次,定期進(jìn)行熱洗;三是制定電流測(cè)試制度,及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常;四是根據(jù)不同區(qū)塊、油藏的結(jié)蠟、結(jié)垢周期,制定油管強(qiáng)制清蠟、垢檢串制度。
(4)在桿式泵下端增加一個(gè)桿式泵的扶正套,減少使用中泵的偏擺,減少偏擺引起的解封。
(5)對(duì)進(jìn)油接頭端面刺漏的問題,可在進(jìn)油閥密封端面處增加紫銅墊圈或進(jìn)油閥座外徑表面增加“O”型橡膠密封圈井筒配套方案。
(1)通過對(duì)比78口老井下入桿式泵前后生產(chǎn)情況,在抽吸參數(shù)不變的情況下,單井產(chǎn)液量、產(chǎn)油量、含水均保持平穩(wěn)。
(2)對(duì)比45井次桿式泵檢泵作業(yè),平均單井檢泵占井時(shí)間減少16 h,平均單井檢泵費(fèi)用減少0.6萬(wàn)元。
(3)根據(jù)桿式抽油泵的特點(diǎn),入井時(shí)配套有防噴泄油器,在部分高液面井下泵過程中由于壓差較大,桿式泵坐封困難,可向油管內(nèi)灌水,平衡壓力后坐封,提高桿式泵坐封成功率;后期在低滲透油田使用桿式泵,可根據(jù)液面高低,考慮不下入防噴泄油器。
(4)在低滲透油田上,桿式抽油泵推廣效果較好,可持續(xù)推廣使用。
[1]渤海裝備新世紀(jì)機(jī)械制造公司.長(zhǎng)慶油田抽油泵應(yīng)用效果[G].長(zhǎng)慶桿式泵技術(shù)交流材料,2011.
[2]長(zhǎng)慶油田公司機(jī)械制造總廠.桿式泵技術(shù)培訓(xùn)材料[G].長(zhǎng)慶桿式泵技術(shù)交流材料,2012.
[3]桿式抽油泵定型技術(shù)規(guī)范[S].中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司設(shè)備管理處,2011
[4]長(zhǎng)慶油田公司第三采油廠.桿式泵采油技術(shù)應(yīng)用與改進(jìn)[G].第三采油廠2011年度油田開發(fā)技術(shù)研討會(huì)材料匯編,2012