徐金超 韓修廷， 李俊亮 李舉輝 程遠(yuǎn)方

（1.中國(guó)石油大學(xué)石油工程學(xué)院，山東青島 266580；2.大慶油田有限責(zé)任公司技術(shù)發(fā)展部，黑龍江大慶 163453；3.大慶華創(chuàng)電子有限公司，黑龍江大慶 163316）

三元復(fù)合驅(qū)無(wú)間隙自適應(yīng)防卡泵的研制與應(yīng)用

徐金超1韓修廷1，2李俊亮2李舉輝3程遠(yuǎn)方1

（1.中國(guó)石油大學(xué)石油工程學(xué)院，山東青島 266580；2.大慶油田有限責(zé)任公司技術(shù)發(fā)展部，黑龍江大慶 163453；3.大慶華創(chuàng)電子有限公司，黑龍江大慶 163316）

針對(duì)三元復(fù)合驅(qū)油井中泵筒及柱塞表面易結(jié)垢而導(dǎo)致漏失量大、泵效低、柱塞磨阻大、卡泵及油桿斷脫頻繁的問(wèn)題，研制了無(wú)間隙自適應(yīng)防卡泵。該裝置包括無(wú)間隙自適應(yīng)柱塞泵以及無(wú)間隙自適應(yīng)刮削器兩部分。柱塞泵利用液壓自封原理，采用復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，漏失量小，泵效高，不易結(jié)垢和砂卡；刮削器采用彈簧結(jié)構(gòu)使得刮削器對(duì)泵筒直徑具有自適應(yīng)功能，可實(shí)現(xiàn)對(duì)柱塞以上泵筒段無(wú)間隙有效刮垢，阻垢單向閥可以有效防止刮削器刮下來(lái)的垢顆粒的沉降，并隨著井內(nèi)流體排出井外?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，該裝置與常規(guī)柱塞泵相比檢泵周期由50 d左右提高到400 d左右，統(tǒng)計(jì)平均泵效由42.25%提高到63.32%，大大提高了經(jīng)濟(jì)效益。

三元復(fù)合驅(qū)；無(wú)間隙；自適應(yīng)；防卡泵；刮削器；延長(zhǎng)檢泵周期

三元復(fù)合驅(qū)是油田持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的主要驅(qū)油技術(shù)，但由于舉升系統(tǒng)存在嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象，造成了偏磨、泵漏失量大、泵效低、頻繁卡泵、油桿斷脫事故的發(fā)生，為此，研制了無(wú)間隙自適應(yīng)防卡泵，該裝置主要包括無(wú)間隙自適應(yīng)柱塞泵以及無(wú)間隙自適應(yīng)刮削器兩部分。

1 構(gòu)成

1.1 柱塞泵

為了充分減小漏失量，提高泵效，該柱塞采用復(fù)合密封，以液壓彈性密封為主，剛性密封為輔，液壓彈性密封主要包括膠套和密封環(huán)，膠套套在柱塞芯外壁上起到密封及傳遞壓力的作用，密封環(huán)在上沖程有液壓的過(guò)程中可以膨脹，緊壓泵筒實(shí)現(xiàn)密封，并且對(duì)泵筒內(nèi)徑具有自適應(yīng)功能，不易砂卡及結(jié)垢。密封單元結(jié)構(gòu)短，短柱塞本身具有不易卡泵的特點(diǎn)。無(wú)間隙自適應(yīng)柱塞兩端加有扶正器，起到減小偏磨及剛性輔助密封的作用。柱塞芯與膠套間留有一定間隙，解決了膠套在高溫油中溶脹推動(dòng)密封環(huán)緊壓泵筒而導(dǎo)致載荷增大甚至卡泵的問(wèn)題。見(jiàn)圖1。

圖1 無(wú)間隙自適應(yīng)柱塞泵結(jié)構(gòu)

1.2 刮削器

無(wú)間隙自適應(yīng)刮削器（圖2）主要包括上、中、下連桿，刮削器，上、下接頭，阻垢單向閥。上、下接頭連接在連桿之間，刮削器套在連桿上，刮削器可在兩接頭之間滑動(dòng)。上連桿上端由抽油桿螺紋連接抽油桿，下接頭由螺紋接無(wú)間隙自適應(yīng)柱塞泵。

圖2 三元復(fù)合驅(qū)無(wú)間隙自適應(yīng)刮削器結(jié)構(gòu)

刮削器主要由中心體、限位器、扶正支撐體、刮削片、彈簧、壓帽組成，3個(gè)刮削片互成120°，軸向錯(cuò)開(kāi)一定距離，焊接在扶正支撐體上，以保證對(duì)泵筒周向360°內(nèi)無(wú)死角刮垢，彈簧自由狀態(tài)時(shí)，刮削器的外徑大過(guò)泵筒內(nèi)徑，工作時(shí)通過(guò)彈簧的徑向壓縮給泵筒內(nèi)壁一定的壓力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)泵筒直徑無(wú)間隙自適應(yīng)刮垢（如圖3）。

阻垢單向閥套在總成下連桿上，阻垢單向閥上開(kāi)有流體流道，保證流體的自由通過(guò)，上下沖程過(guò)程中，阻垢單向閥可在下接頭與下連桿斜面之間滑動(dòng)。

圖3 刮削器

2 工作原理

上連桿上端接抽油桿，下連桿下端接無(wú)間隙自適應(yīng)柱塞，上沖程時(shí)抽油桿帶動(dòng)整個(gè)無(wú)間隙自適應(yīng)柱塞在泵筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)，刮削片有效刮除泵筒內(nèi)壁上的垢，此時(shí)阻垢單向閥坐在下連桿接頭斜面上，垢逐漸沉降到阻垢單向閥內(nèi)，而不會(huì)繼續(xù)下沉；下沖程時(shí)，抽油桿向下運(yùn)動(dòng)，而阻垢單向閥在井內(nèi)液體浮力作用下導(dǎo)致阻垢單向閥脫離開(kāi)下連桿斜面，此時(shí)阻垢單向閥和下連桿之間有一定間隙，井內(nèi)流體從此間隙和阻垢單向閥流道流過(guò)，刮下來(lái)的垢顆粒隨著井內(nèi)流體流出井外（圖4）。

圖4 阻垢單向閥工作示意圖

3 技術(shù)特點(diǎn)

（1）無(wú)間隙自適應(yīng)柱塞泵采用液壓密封，使得柱塞對(duì)泵筒具有自適應(yīng)性，上沖程無(wú)漏失，下沖程無(wú)磨阻，泵效高，有效防止偏磨。

（2）無(wú)間隙自適應(yīng)刮削器采用彈簧結(jié)構(gòu)，使得刮削片對(duì)泵筒具有自適應(yīng)性，可有效刮除柱塞運(yùn)行上方的垢，有效防止卡泵的發(fā)生。

（3）采用阻垢單向閥可有效防止刮落的垢顆粒沉降，并隨著井內(nèi)流體排出井外。

（4）該泵尤其適用于三元復(fù)合驅(qū)油井，大大延長(zhǎng)了檢泵周期，提高了油井效益。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

目前，該三元復(fù)合驅(qū)無(wú)間隙自適應(yīng)防卡泵總成已在國(guó)內(nèi)幾個(gè)油田的三元復(fù)合油井上應(yīng)用，均見(jiàn)到了提高泵效、延長(zhǎng)檢泵周期的好效果。以大慶采油三廠弱堿復(fù)合驅(qū)A井為例說(shuō)明該裝置總成的應(yīng)用效果。

A井采用常規(guī)四級(jí)間隙整筒泵生產(chǎn)，日產(chǎn)液81.4 t/d，流壓 2.9 MPa，動(dòng)液面 504 m，泵效 48.3%，見(jiàn)聚濃度1 127 mg/L，見(jiàn)堿濃度180 mg/L，使用80 d后出現(xiàn)卡泵現(xiàn)象，起出后發(fā)現(xiàn)柱塞嚴(yán)重結(jié)垢。

2010年10月30 日無(wú)間隙自適應(yīng)防卡泵隨檢泵下入井內(nèi)，下泵后工作較好，與換泵前普通的四級(jí)間隙整筒泵相比，日產(chǎn)液由81.4 t/d升至121.4 t/d，流壓由2.9 MPa降至1.08 MPa，液面由504 m降至874 m，泵效由49%增至57.3%。

2011年6月20 日因排量突然減低進(jìn)行作業(yè)，檢泵發(fā)現(xiàn)：抽油桿在80根處斷；柱塞扶正段有沙子刮痕，密封段沒(méi)有任何損傷；柱塞扶正段有結(jié)垢現(xiàn)象，密封段沒(méi)有任何結(jié)垢；泵筒無(wú)垢；刮削片表面輕微磨損。

為繼續(xù)檢驗(yàn)該泵的性能，將起出的無(wú)間隙自適應(yīng)防卡泵重新下回原井中，用熱水將泵筒沖洗干凈后繼續(xù)下井使用，正常起抽生產(chǎn)。起抽后恢復(fù)正常生產(chǎn)，10天后產(chǎn)液量107.8 t/d，液面825.46 m。泵效仍然60%～70%；聚合物濃度1 500 mg/L，見(jiàn)堿濃度300 mg/L，截至2012年12月底，該泵已累計(jì)正常工作400多天。

5 結(jié)論

三元復(fù)合驅(qū)無(wú)間隙自適應(yīng)刮削泵液壓自密封結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對(duì)泵筒自適應(yīng)密封，刮削器可有效刮垢，解決了三元復(fù)合驅(qū)油井結(jié)垢而導(dǎo)致卡泵的生產(chǎn)難題，而且泵效高，操作簡(jiǎn)單，大大延長(zhǎng)了檢泵周期，提高了泵效油井經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 劉東升，李金玲，李天德，等.強(qiáng)堿三元復(fù)合驅(qū)硅結(jié)垢特點(diǎn)及防垢措施研究［J］.石油學(xué)報(bào)，2007，28（5）：139-145.

［2］ 呂剛.油井防垢泵的研制與應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古石油與化工，2010（22）：17-19.

［3］ 宋開(kāi)利，曹雪梅，何牛仔，等.長(zhǎng)柱塞式防砂泵現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果及評(píng)價(jià)［J］.石油鉆采工藝，2000，22（3）：74-76.

［4］ 陳慶云，祝令湖，付合適，等.自旋式防砂泵的研制與應(yīng)用［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2005，34（2）：45-81.

Development and application of seamless self-adaptive anti-stuck pump in alkaline-surfactant-polymer (ASP) flooding

XU Jinchao1, HAN Xiuting1,2, LI Junliang2, LI Juhui3, CHEN Yuanfang1
（1. School of Petroleum Engineering,China University of Petroleum,Qingdao266580,China;2. Technology Development Department,Daqing Oilfield Company Ltd.,Daqing163453,China;3. Daqing Huachuang Electronics Company Limited,Daqing163316,China）

A newly seamless self-adaptive anti-jamming pump was developed to solve the problems of large amounts of leakage,low pump efficiency, great friction resistance, stuck pump and sucker rod breaking off frequently which resulted from the fouling easily deposited on the surface of pump barrel and plunger in oil well with Alkaline-Surfactant-Polymer (ASP) flooding. That device includes seamless self-adaptive plunger pump and seamless self-adaptive scraper. Hydraulic self-sealing principle and composite sealing structure were employed onto the plunger pump to realize low leakage volume, high pumping efficiency, little or no fouling and sand sticking;meantime, the spring structure was adopted to make that the scraper was self-adaptive to the pump barrel diameter and scraping seamlessly and effectively on the pump barrel section above the plunger, otherwise, fouling inhibition on-way valve can effectively prevents scale particles scraped by scraper from subsiding and flow out of the well with fluid. The field test showed that pump inspection period by using this device extended to 400 days from 50 days of the conventional plunger pump, the statistical average pump efficiency enhanced from 42.25% to 63.32%，improving economic benefits of oil well greatly.

ASP flooding; seamless; self-adaptive; anti-stuck pump; scraper; prolong the pump inspection period

徐金超，韓修廷，李俊亮，等.三元復(fù)合驅(qū)無(wú)間隙自適應(yīng)防卡泵的研制與應(yīng)用 ［J］.石油鉆采工藝，2013，35（4）：106-107，110.

TE934

：B

1000–7393（2013） 04–0106–02

徐金超，1984年生。主要從事采油機(jī)械及鉆井等方面的技術(shù)研究工作。E-mail：xujinchao2005@163.com。

2012-08-21）

〔編輯 景 暖〕