于爽 韓旭(冀東油田陸上油田作業(yè)區(qū))
目前,某油田桿式泵的使用比例達到19.1%,所以其對整體檢泵周期及費用影響將越來越大。
通過對桿式泵檢泵原因分析發(fā)現(xiàn),影響桿式泵檢泵的主要原因為油管漏失,而這一原因?qū)е聴U式泵不動管柱檢換泵的優(yōu)勢無法體現(xiàn)出來[1-2]。分析過程中發(fā)現(xiàn),2014年開始出現(xiàn)由于密封漏造成桿式泵檢泵的情況,在2015 年達到最高值,占比達66.6%,經(jīng)過治理后在2016年開始有所下降。
1.1.1 小直徑桿式泵(適用于襯里油管)
由于襯里油管優(yōu)異的防磨性在管式泵中已得充分驗證,但由于桿式泵泵筒的最大外徑較大,無法通過襯里油管,因此為了能夠順利使用普通襯里油管,研究改造桿式泵的參數(shù),以適應襯里油管的需求。主要針對泵間隙、泵筒厚度、支撐座圍等關鍵性參數(shù)進行了改進,泵間隙由0.08 mm 改為0.03 mm、泵筒厚度由6.35 mm 改為3.20 mm、支撐座圍由58.1 mm 改為48.3 mm,改造后小直徑桿式的最大泵體外徑僅為48.3 mm,能夠順利通過內(nèi)徑為51 mm的27/8in襯里油管。
1.1.2 大直徑襯里油管
在減小桿式泵最大外徑的同時,從擴大襯里油管內(nèi)徑著手,進行改造,基礎管由27/8in變更為31/2in。
通過參數(shù)對比(表1)發(fā)現(xiàn),31/2in襯里油管能夠適用于普通桿式泵,由于其價格較普通襯里油管高,所以只在下泵出井斜超過25°/30 m時使用。
表1 襯里油管參數(shù)對比
1.1.3 完井管柱驗封技術
由于桿式泵作業(yè)時需先下入生產(chǎn)油管后下入泵筒,而生產(chǎn)油管無固定球座造成無法對管柱進行試壓,所以需要配套試壓工具對完井油管進行質(zhì)量驗證。
工作原理:在完井油管下部連接底部球座。利用球座液體單向流動的特性,能實現(xiàn)油管正試壓。當需要油管正注時,可通過加壓,達到一定壓差后球座脫落,實現(xiàn)油管正注。
通過分析發(fā)現(xiàn):造成密封破損有兩個原因,一個是密封材質(zhì)本身的問題;二是由于固定方式造成密封受力過大造成。
在密封材質(zhì)方面:通過對不銹鋼、聚四氟乙烯、鎳基合金等材料特性的研究發(fā)現(xiàn),單一的材料很難滿足密封要求,所以研發(fā)了雙密封桿式泵。雙密封桿式泵優(yōu)選黃銅加鎳基合金的組合形式,通過兩種材質(zhì),四級密封可實現(xiàn)可靠密封。
在固定方式方面:2017年以前桿式泵的固定方式為頂部或底部的單固定。常會出現(xiàn)密封漏失問題。通過對桿式泵的泵體受力分析,雙固定可以達到減小蠕動,進而減小磨損密封的目的[3-4]。通過在桿式泵頂部和底部分別增加支撐接頭,實現(xiàn)頂、底雙固定。
目前小直徑桿式泵已經(jīng)累計使用20 井次(15 口井),在使用的過程中,沒有發(fā)現(xiàn)因改造造成的不適用,平均泵效49.9%,載荷平均減少8.21 kN,電流平均減少8 A,檢泵周期較使用前延長8天[5-6]。
常規(guī)桿式泵配套大直徑襯里油管試驗3 井次。以高88-9井為例,井下38 mm抽油泵,泵深2 300 m,經(jīng)過最大狗腿度4.87°/25 m。試驗前原井普通油管、抽油桿磨損嚴重。實施作業(yè)下入桿式泵配套大直徑襯里油管。待生產(chǎn)90 天后,起出井內(nèi)桿式泵泵筒,檢查襯里油管和抽油桿磨損輕微。
常規(guī)桿式泵能夠通過大通徑襯里油管,并且襯里油管能夠有效保護油管,降低磨損。
管柱試壓實施51 井次,一次成功率100%。二次試壓11井次,成功率63.6%,并實現(xiàn)不動管柱作業(yè),單井節(jié)約費用1 500 元,共節(jié)約費用76 500元,減少作業(yè)周期168 h。不合格的原因為油管磨損漏。管柱試壓技術能夠起到驗證油管質(zhì)量的作用。
從2015 年底開始對密封材質(zhì)、方式等不斷創(chuàng)新及使用,由于密封漏失造成檢泵的比例在不斷減小,2017 年,只有2 口井因為密封問題造成檢泵,且這2口井為單固定桿式泵(表2)。
桿式泵生產(chǎn)防污染一體化管柱目前試驗2井次(L9-12、G76-62),管柱下入順利,封隔器坐封、生產(chǎn)正常,穩(wěn)壓10 min合格,證明封隔器密封效果良好,實現(xiàn)了桿式泵防污染一體功能和管柱試壓功能。
表2 雙密封桿式泵使用情況分析
通過對桿式泵拓展功能的研究,擴大了桿式泵的使用范圍,滿足了其在斜井中的應用,增強了其適應性;實現(xiàn)了不動管柱作業(yè)的優(yōu)勢,減小了抽油機運轉(zhuǎn)過程中的載荷和電流,達到了一定的節(jié)能效果,縮短桿式泵的作業(yè)周期;同時,桿式泵功能拓展研究,延長了桿式泵的檢泵周期,提出了桿式泵防偏磨方式的新思路,對陸上油田作業(yè)區(qū)整體檢泵周期的延長奠定了基礎。