摘 要：本文研究了三類蒸汽驅(qū)舉升工藝的管柱和原理，重點介紹了三類抽油泵的結(jié)構(gòu)及其規(guī)格型號。

關(guān)鍵詞：蒸汽驅(qū)；舉升工藝；多功能泵

前言

蒸汽驅(qū)在提高稠油開采效率的同時，也為舉升帶來了新的難題：舉升工具因熱變形、腐蝕，油井出砂量增加和出砂、套變的不可預(yù)見性，蒸汽入泵導(dǎo)致“氣鎖”等。蒸汽驅(qū)用金屬泵可以將進泵的砂源源不斷地提攜到地面或?qū)⒉荒芴釘y到地面的砂粒儲存在不影響機-桿-泵系統(tǒng)工作的空間內(nèi)。同時，將傳統(tǒng)型式的底閥改進為可實現(xiàn)快速關(guān)閉和自動清洗的旋流底閥以提高泵 效。為了更好適應(yīng)蒸汽驅(qū)開采方式，在保證抽油泵不變形、耐蝕、防氣的前提下，能夠高效、低耗、低成本地解決和避免蒸汽驅(qū)油井舉升砂害，研究多個泵的結(jié)構(gòu)和優(yōu)勢和汽驅(qū)井有桿泵過油層深抽技術(shù)。

蒸汽驅(qū)開采是指由注入井連續(xù)向油層注入高溫濕蒸汽，加熱并驅(qū)替原油再由生產(chǎn)井采出的開發(fā)方式。其開采過程是連續(xù)的，因此汽驅(qū)井在生產(chǎn)過程中表現(xiàn)出產(chǎn)出液溫度高、含水變化快的特點，部分井套管還伴有大量蒸汽，為解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的這些問題，提高舉系統(tǒng)效率，完善蒸汽驅(qū)舉升工藝技術(shù)。

一、陶瓷泵

陶瓷泵結(jié)構(gòu)上屬于管式泵，主要由泵筒、泵閥、柱塞三部分組成。

同普通抽油泵相比，陶瓷泵在材料選擇上和結(jié)構(gòu)設(shè)計上具有以下特點：

1、材質(zhì)

陶瓷泵柱塞采用工業(yè)陶瓷新材料-氧化鋯作為基體材料，具有耐高溫，耐磨，耐腐蝕的特點；柱塞的工作表面呈玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)，無晶格邊界，具有很強的耐腐蝕性能，表面硬度為HRA87以上，室內(nèi)試驗推算，壽命可達普通柱塞的10倍。除此之外，柱塞的熱穩(wěn)定性好，熱膨脹系數(shù)低。

為了提高泵的整體耐高溫耐腐蝕性能，陶瓷泵的所有零件都選用了耐高溫材料制成，并且進行了防腐強化處理。

2、結(jié)構(gòu)

固定閥設(shè)計為大流道結(jié)構(gòu)，閥體為滴落式閥體結(jié)構(gòu)，設(shè)計了導(dǎo)向裝置，關(guān)閉時導(dǎo)向?qū)χ行院茫P(guān)閉迅速，密封可靠，使啟閉性能和密封性能均有較大提高。

游動閥采用了雙閥結(jié)構(gòu)，柱塞上的雙游動閥，一組采用硬質(zhì)合金閥，一組采用了陶瓷閥。采用硬質(zhì)合金閥，是利用其材料比重大，下降速度快的特點來提高出油閥關(guān)閉速度；采用陶瓷閥，是利用其耐高溫、耐腐蝕和耐磨損的特點，提高泵的工作性能和工作壽命。另外，游動閥的閥罩采用了射流式結(jié)構(gòu)，設(shè)計成流線型過渡，使流道的磨阻減到最小，以降低抽油泵的下行阻力。

陶瓷柱塞采取中心管定位，間隔安裝減震機構(gòu)，外加輔助密封面的等徑柱塞結(jié)構(gòu)，增強了抗震性能和密封性。

由于該泵采用了大流道的進油結(jié)構(gòu)，而且所有進出油口都采用了射流式流道，減少了進油阻力，提高了泵的充滿系數(shù)，改善了抽油泵及整個系統(tǒng)的載荷條件。

目前，現(xiàn)場使用的陶瓷泵規(guī)格有φ70mm、φ57mm兩種，泵型有5m一種。

二、沉砂泵

沉砂泵結(jié)構(gòu)上屬于管式泵，主要由內(nèi)泵筒、外泵筒、儲砂筒、柱塞、連桿、擋砂環(huán)、助抽器七部分組成（見圖4-6），沉砂型抽油泵將井液視為不需“濾砂”的，該泵的設(shè)計結(jié)構(gòu)具有以下特點：

（1）設(shè)計為雙泵筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)泵筒與柱塞配合舉升液體。外泵筒是沉砂通道，與儲砂筒連接，使管內(nèi)沉砂落入儲砂筒內(nèi)。

（2）連桿上裝有擋砂環(huán)，抽油泵工作時，擋砂環(huán)落在內(nèi)泵筒上，當(dāng)沉砂下落時在擋砂環(huán)阻擋作用下，沉砂經(jīng)內(nèi)外泵筒間隙落入儲砂筒內(nèi)。

（3）助抽器安裝在桿柱上，它的作用是降低雙閥工作時的壓差，減少泵的漏失和雙閥的磨損。

（4）柱塞上下兩端有刮砂結(jié)構(gòu)，可以防止砂粒進入活塞與泵筒間隙。

（5）旋流底閥內(nèi)的快速關(guān)閉機構(gòu)使柱塞到達上死點的瞬間快速關(guān)閉球閥，可達到提高泵效的目的；旋流底閥使入泵流體處于旋進狀態(tài)，入泵流體將對固定和游動凡爾系統(tǒng)進行沖洗，防止凡爾結(jié)垢。

另外，儲砂空間可根據(jù)井身參數(shù)和出砂情況自行設(shè)置。目前現(xiàn)場使用的沉砂泵主要有兩類：長效抗卡抽油泵和多功能抽油泵。

三、浮環(huán)泵

浮環(huán)泵結(jié)構(gòu)上屬于管式泵，主要由泵筒、浮環(huán)總成、浮環(huán)架三部分組成（見圖4-7）。采用浮環(huán)式結(jié)構(gòu)具有以下特點：

（1）浮環(huán)采用特殊非金屬密封材料，具有適當(dāng)?shù)乃苄?，同時具有良好的耐高溫、耐磨和耐腐蝕性能。當(dāng)固體顆粒進入軟—硬摩擦間隙后可被非金屬材料包容，形成良性摩擦機理。同時軟密封采用浮環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)計與非金屬材料性能相配合，以彈性非金屬元件補償金屬元件的彈性欠缺，密封環(huán)、泵筒的磨損量可在液力作用下自動補償，熱膨脹量可由彈性元件的退讓解決，避免熱卡。

（2）采用軟硬摩擦副，取消普通抽油泵硬對硬滑動摩擦副，允許固體顆粒進入泵內(nèi)任何空間，且密封結(jié)構(gòu)采用液力自緊密封，可以實現(xiàn)理論上的零間隙密封。

（3）以相互完全獨立的多級浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的柱塞結(jié)構(gòu)，浮環(huán)強開強閉，具有一定的防汽鎖性能。

目前，現(xiàn)場使用的浮環(huán)泵規(guī)格有φ70mm、φ57mm、φ44mm三種，泵型有3m、5m兩種。

四、結(jié)論

蒸汽驅(qū)舉升工藝是蒸汽驅(qū)開采技術(shù)的關(guān)鍵之一，決定了蒸汽驅(qū)開發(fā)的成敗，陶瓷泵，沉砂泵，浮環(huán)泵取得了長期有效的應(yīng)用。

參考文獻

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作者簡介：

姜紅梅，出生于1969年7月，1987年4月參加工作，2005年畢業(yè)于沈陽師范大學(xué)，現(xiàn)從事井下工具檢測和中間試驗工作。