出砂油井抽油管柱技術的研究與應用

摘 要：文章針對當前防砂（卡）泵防砂卡能力弱、普遍存在沉砂卡泵的問題，研究設計出一種防砂卡抽油管柱。該管柱將一種動筒式防砂抽油泵與交叉通道、防砂篩管及沉砂管連接。將篩管擋砂、環(huán)空沉砂、動筒泵抗砂卡3種方式集于一體，實現(xiàn)最終抗砂卡的目的。

關鍵詞：抽油管柱；應用；動筒防砂泵；砂卡；防砂篩管；脫接器

中圖分類號：E21B43 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）3-0041-02

1 技術思路

油井砂卡是因為液流上升速度小于砂粒在液流中的自由沉降速度，造成砂粒沉積在泵內(nèi)而發(fā)生卡泵，或者是在油井停抽時，采出液中的砂粒自由沉降在泵上造成卡泵。要防止砂卡，一種措施是減少進泵液體的含砂量，如目前的各類防砂和泵下接砂錨；另一種措施是減少或防止進泵后的砂粒在泵上沉積，如各類防砂泵。出砂油井抽油管柱是從防止砂卡的兩方面入手，二者有機結合，提高管柱的抗砂能力。

2 管柱結構工藝原理及技術特點

2.1 管柱結構

出砂油井抽油管柱由動筒式防砂泵、激光割縫篩管、中心管、釋放管、釋放接頭、卸油器、脫接器、扶正體、連接體構成。

2.2 工藝原理

按設計方案下入出砂油井抽油管柱，抽油時含砂液體首先通過割縫篩管，大于割縫篩管割縫寬度的砂粒被擋在泵外，沉入沉砂口袋，小于割縫篩管寬度的砂粒經(jīng)割縫篩管進入泵內(nèi)。進入泵腔內(nèi)的砂粒在特殊結構的柱塞作用下不會在泵腔沉積，隨液流經(jīng)游動凡爾排出泵外進入油管，在流動液體的作用下，部分砂粒排出油管，粒徑較大的砂粒沉積下來經(jīng)泵筒與外管的環(huán)行空間沉入沉砂管，這樣保證了油井即使在停抽的情況下也不會發(fā)生卡泵現(xiàn)象，保證了油井在出砂比較嚴重的情況下也能正常生產(chǎn)。

2.3 技術特點

①管柱集管外防砂和管內(nèi)沉砂于一體，具有很強的抗砂卡能力。②改變割縫篩管的割縫寬度，可擋住不同粒徑的砂。具有很強的適用性。③對地層無傷害，尤其對低壓出砂油井的防砂智力更具優(yōu)勢。④管柱具有卸油裝置，可實現(xiàn)無污染作業(yè)。

3 主要配套工具

3.1 動筒式防砂泵

動筒式防砂泵主要由外管、泵筒、柱篩、交叉流道、吸入閥、排出閥構成。

3.1.1 主要特點：

①該泵徹底堵死了泵上沉砂進入泵腔的通道，解決了泵上沉砂而造成的卡泵問題。②柱塞兩端設計具有等徑刮砂杯結構，保證了泵筒與柱塞在“無砂”條件下運動，改善了泵的工作環(huán)境，提高泵的使用壽命。③系統(tǒng)采用大流道、流線型設計，并采用硬質合金球和球座，提高了凡爾系統(tǒng)的耐磨性，有利于提高整個管柱的使用壽命。

3.1.2 主要技術參數(shù)如下表1所示：

3.2 激光割縫篩管

激光割縫篩管起擋砂作用，將大于割縫篩管寬度的砂粒檔在篩管外，減少進泵的砂量；同時液體經(jīng)過篩管進入泵內(nèi)。

激光割縫篩管的技術參數(shù)：

①材質為N80鋼材，符合GB 699-88優(yōu)質碳素結構鋼質量和一般技術條件；②縫體均勻，截面為矩形或錐度梯形；③管體表面規(guī)則，平整度好，拋光處理；④篩管管身抗拉極限載荷應滿足Ⅰ型大于500 KN，Ⅱ型大于400 KN。

激光割縫篩管規(guī)格如下表2所示：

3.3 泄油器

泄油器由本體、芯軸、漲套、剪套、泄油套、絲堵和接箍構成，其作用是連通油套，將油管內(nèi)的原油泄入井里。工作原理是：檢泵時，上體抽油桿，漲套通過剪套時剪套將泄油套剪斷，油、套連接，管內(nèi)原油經(jīng)泄油孔泄入井里，改善井口工作條件，減少地面污染，實現(xiàn)環(huán)保作業(yè)。

泄油器主要技術參數(shù)如下表3所示：

3.4 脫接器

脫接器由鎖緊爪簧、鎖緊套、芯軸、彈簧和上、下接頭組成，其作用是將泵筒與抽油桿連接起來，工作原理是：鎖緊爪簧與第一根抽油桿連接，對接時，鎖緊爪簧在鎖緊滑套喇叭口的導向作用下，鎖緊爪簧沿芯軸導向向下滑移并開始徑向變形，壓縮彈簧推動鎖緊滑套下移一定距離后，鎖緊滑套在本身彈力和錐面推力作用下迅速恢復原形，同時鎖緊滑套在彈簧力的作用下迅速套住鎖爪，使抽油桿與泵筒對接為一體。檢泵時，上提抽油桿到釋放頭時，壓縮彈簧使其相對芯軸向下滑移一定距離后鎖緊爪簧和芯軸脫開起出桿柱。

脫接器技術參數(shù)如下表4所示：

4 技術要求

①下井管柱必須清潔，沒有雜質；②管柱丈量準確，誤差不超過0.5 m；③要求必須用通管規(guī)通油管；④絲堵和尾管必須上緊，不能泄漏；⑤泵不碰撞損壞。

5 現(xiàn)場實驗效果分析

7 結 論

①出砂油井抽油管柱配套工具結構設計合理，尤其是動筒式防砂泵結構獨特、新穎，具有防砂卡功能；②出砂油井抽油管柱成功地將防砂篩管用于具有防砂結構的防砂泵上，屬國內(nèi)外首創(chuàng)；③出砂油井抽油管柱徹底解決了以往各種防砂泵防砂卡性能差的問題；④改變割縫篩管的割縫寬度，可擋住不同粒徑的砂粒；同時該泵采用高性能的材質，進一步提高了管柱的抗砂卡能力，提高了管柱的使用壽命，具有廣泛的應用前景。

參考文獻：

[1] 白振國，徐德奎.軟密封柱塞防偏磨抽油管柱設計[J].油氣田地面工程，2005，（11）.