浮環(huán)泵排砂采油技術(shù)在錦州油田的應(yīng)用

韓松

摘 要：針對(duì)當(dāng)前攜砂采油存在常砂埋油層及現(xiàn)有人工舉升技術(shù)難以適應(yīng)高含砂井的不足。研制成功浮環(huán)泵排砂采油技術(shù)，該浮環(huán)泵采用相互獨(dú)立的多級(jí)浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)柱塞，采用軟-硬摩擦副，能在含砂條件下形成良性摩擦機(jī)理，磨損量可自動(dòng)補(bǔ)償，使其具有抗卡，耐磨的特點(diǎn)。該泵應(yīng)用范圍廣、泵效高，適用于稠油井、稀油井、蒸汽吞吐井、蒸汽驅(qū)井、水平井等多種類型的油井，對(duì)于因嚴(yán)重出砂、頻繁檢泵無(wú)法正常生產(chǎn)的油井，可明顯延長(zhǎng)檢泵周期，效果顯著。

關(guān)鍵詞：排砂；浮環(huán)泵；采油技術(shù)

前言

當(dāng)前我國(guó)大部分油田都處于開(kāi)發(fā)的中后期，這就導(dǎo)致出砂油井不斷的增加，從而對(duì)油井的正常生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響。錦州油田所轄區(qū)塊由于油井出砂的日期趨嚴(yán)重，已成為當(dāng)前制約該油田發(fā)展的最主要因素。所以如何有效的解決油井出砂問(wèn)題已成為當(dāng)前錦州油田急需解決的重要問(wèn)題，因此針對(duì)于該油田出砂井的問(wèn)題，需要采取科學(xué)有效的技術(shù)進(jìn)行排砂，從而減少出砂的可能性，確保油井的生產(chǎn)周期得到最大限度的延長(zhǎng)，這對(duì)油田的發(fā)展將起到積極的作用。

1 排砂采油技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 砂埋油層

當(dāng)前錦州油田對(duì)其所轄區(qū)塊內(nèi)的出砂井通常都是利用泵掛在油層之上的采油方式來(lái)進(jìn)行排砂，但在實(shí)際操作中盡管在一定程度上減少進(jìn)泵井液的含砂量，但卻存在著一定的弊端，導(dǎo)致大量的砂沉積于井底之下，使油層被砂子埋住，增加了采油的難度。要解決這個(gè)問(wèn)題并不是很容易的，首先需要整體采油系統(tǒng)具有較好的排砂能力，這樣才能將大量的砂排出來(lái)。其次，要將采油泵下至油層及油層以下，從而使深積于底的砂隨著井液進(jìn)入到泵內(nèi)排出來(lái)，只能如此，才能保證采油的繼續(xù)進(jìn)行。

1.2 現(xiàn)有的人工舉升技術(shù)難以適應(yīng)高含砂井

目前存在著較多的高含砂井，對(duì)于這類井利用普通的抽油泵已無(wú)法滿足這類井的需要，只能起到緩解砂卡泵的問(wèn)題，即使再增加一些檔砂環(huán)也無(wú)法起到應(yīng)用的作用，對(duì)于攜砂問(wèn)題也起不到根本性的解決。目前為了有效的解決高含砂井的問(wèn)題，有利用單螺桿泵進(jìn)行排砂的，但這種方法也存在著泵揚(yáng)程、耐溫等弱點(diǎn)的限制，從而導(dǎo)致其應(yīng)用范圍較小，排砂效果也不是很好。目前利用水力噴泵排砂理論上具有可行性，但存在著成本大、泵效問(wèn)題，所以在實(shí)際工作中其可行性也較低，并不是很實(shí)用。

在各項(xiàng)技術(shù)在出砂油井的應(yīng)用過(guò)程都不理想的狀況下，為了有效的解決油井出砂的問(wèn)題，浮環(huán)泵采油技術(shù)研制成功并進(jìn)行積極的推廣應(yīng)用，由于該技術(shù)打破了設(shè)計(jì)思路，不僅具有泵效高、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)一些由于出砂量大，無(wú)法正常開(kāi)采的油井也起到了非常好的效果，有效的延長(zhǎng)了檢泵的周期，在實(shí)際應(yīng)用中取得了非常好的效果。有效的提高了油井的開(kāi)采量。

2 技術(shù)原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)原理

浮環(huán)泵結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。該泵以油田普遍使用的有桿泵采油系統(tǒng)為基礎(chǔ)，泵的設(shè)計(jì)上允許固體顆粒進(jìn)入泵內(nèi)任何空間，完全取消以往的硬對(duì)硬滑動(dòng)摩擦副，采用軟-硬摩擦副，可以實(shí)現(xiàn)真正意義的零間隙密封。應(yīng)用特殊的密封結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)液力自緊密封及磨損量自動(dòng)補(bǔ)償。以相互完全獨(dú)立的多級(jí)浮環(huán)密封結(jié)構(gòu)替代傳統(tǒng)的柱塞結(jié)構(gòu)，浮環(huán)結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立、強(qiáng)開(kāi)強(qiáng)閉，具有防氣功能。軟密封采用新研制的特殊非金屬密封材料，具有適當(dāng)?shù)乃苄裕腆w顆粒進(jìn)入軟-硬摩擦間隙后可被非金屬材料包容，形成良性摩擦機(jī)理，同時(shí)具有良好的耐溫、耐磨、耐腐蝕性能。

2.2 工作原理

上沖程時(shí)，由浮環(huán)座及中心桿等組成的柱塞中心部分隨抽油桿上行，浮環(huán)架的底部與浮環(huán)座靠緊，形成多級(jí)密封，浮環(huán)上下兩端產(chǎn)生壓力差，在壓力差的作用下，軟密封皮碗唇部受到作用力而向外擴(kuò)張并且緊貼泵筒形成零密封。這時(shí)固定凡爾球開(kāi)啟，將油吸入腔室。下沖程時(shí)，浮環(huán)座及中心桿等組成的柱塞中心部分隨抽油桿下行，浮環(huán)在泵內(nèi)液體壓力及浮環(huán)與泵筒間摩擦力的作用下相對(duì)于浮環(huán)座上浮，通道打開(kāi)，液流進(jìn)入泵上。

2.3 水平井用浮環(huán)泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及原理

在水平井開(kāi)采過(guò)程中，如泵掛位置在大斜度井段（>45°）時(shí)，使用普通抽油泵，由于球形凡爾的缺點(diǎn)，在泵傾斜時(shí)易出現(xiàn)泵漏，因此，一旦水平井生產(chǎn)液面在大斜度井段時(shí)，出現(xiàn)普通泵開(kāi)采困難的問(wèn)題。我們根據(jù)浮環(huán)泵強(qiáng)開(kāi)強(qiáng)閉的特點(diǎn)，改造了其固定凡爾的結(jié)構(gòu)，使其變成雙強(qiáng)開(kāi)強(qiáng)閉型泵，如圖2所示，將其應(yīng)用于水平井采油，取得較好的應(yīng)用效果。目前，我廠水平井采油均使用該種類型泵。

2.4 主要技術(shù)參數(shù)及適用范圍（見(jiàn)表1）

2.5 技術(shù)特點(diǎn)

（1）攜砂能力強(qiáng)：在不砂埋柱塞條件下均可正常生產(chǎn)；（2）適應(yīng)井溫高：非金屬密封環(huán)可持續(xù)耐溫240℃以上；（3）泵效高：零間隙密封（磨損量自動(dòng)補(bǔ)償）；（4）具有防氣功能：強(qiáng)開(kāi)強(qiáng)閉；（5）耐腐蝕：非金屬密封材料具有良好的耐腐蝕性能；（6）強(qiáng)開(kāi)強(qiáng)閉：用于>45°以上大斜度井段采油。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

浮環(huán)泵現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用于因嚴(yán)重出砂、頻繁檢泵無(wú)法正常生產(chǎn)的油井，可明顯延長(zhǎng)檢泵周期；應(yīng)用水平井可以解決水平井在大井斜段油液舉升問(wèn)題。2011至2013年浮環(huán)泵在錦采應(yīng)用63井次。其中水平井主要為了解決油液舉升問(wèn)題，水平井采油應(yīng)用20井次，累增油3585噸，有效率100%。排砂采油43井次，有效井39口，有效率90.7%，累增油7532噸，節(jié)省作業(yè)費(fèi)用207.5萬(wàn)元，平均延長(zhǎng)檢泵周期95天。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

2011至2013年浮環(huán)泵在錦采應(yīng)用63井次，投入57.96萬(wàn)元，累增油11117噸，減少檢泵83井次，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益164.65萬(wàn)元。

5 結(jié)束語(yǔ)

5.1 浮環(huán)泵采油技術(shù)具有廣泛的適用范圍，可以適用于出砂油井、大斜度井、蒸汽驅(qū)井等多種類型的油井。

5.2 浮環(huán)泵具有強(qiáng)制攜砂能力，適應(yīng)油井含砂粒徑及含砂量范圍廣，只要不砂埋，在任意油井出砂粒徑及含砂量情況下均可正常生產(chǎn)。

5.3 浮環(huán)泵措施后泵效明顯提高。

5.4 浮環(huán)泵改進(jìn)后應(yīng)用于水平井采油，效果良好。