鋼骨架結構膠管提撈采油抽子設計與應用

梁宏寶，王 巖，梁宇寧，牟維海

開發應用

鋼骨架結構膠管提撈采油抽子設計與應用

梁宏寶1a，王 巖1a，梁宇寧1b，牟維海2

（1.東北石油大學a.機械科學與工程學院；b.石油工程學院，黑龍江 大慶163318；2.吉林油田 采油工藝研究院，吉林 松原138000）

針對現役提撈抽油機常規提撈抽子存在的膠筒耐磨性能差、膠管密封性能差、撈油時漏失率大等問題，設計了一種新型鋼骨架膠管結構撈油抽子，介紹了其結構及工作原理。現場應用表明：該新型抽子具有提撈效率高、壽命長的特點，可在油田應用推廣。

提撈抽子；膠管；密封

近幾年，提撈技術得以快速發展，提撈式抽油機在現場應用時具有靈活性強、機動性好等特點，是滲透率低［1-2］、產量低、不易用常規抽油機的單井、遠井等油井常用的采油設備。提撈技術的應用更是大幅提高了原油開采效率［3］，降低了采油成本。

1 傳統抽子存在的問題

在實際應用中，提撈抽子暴露出許多應用缺陷［4］。常規抽子密封性差造成撈油漏失量較大，提撈采油效率［5］降低，密封膠管壽命短，現場停機換取膠管過程繁瑣、費時［6］。本文對油田采油常規提撈抽子的結構進行改進設計，其密封性得以提高，漏失量降低，并延長了抽子的使用壽命。

2 新型提撈抽子結構及原理

2.1 主要結構

新型鋼骨架提撈抽子主要由上接頭、開槽螺母、中心桿、鋼座硫化膠套、連接套、圓柱端緊定螺釘、下接頭、圓柱端緊定螺釘和下接頭等組成，結構如圖1所示。

圖1 新型提撈抽子結構

與常規采油抽子相比，本新型提撈抽子結構和原理都有很大不同，膠管設計與常規抽子大不相同。新設計的膠管利用鋼托為底座，將柔性鋼絲按照圖形插到鋼托上，最后用橡膠硫化成型（如圖2）。這樣，在保證膠管在受壓膨脹的同時也提高了膠管韌性，鋼絲外側有一小部分露在外面的也提高了抗摩擦能力，提高了膠管的使用壽命。

圖2 鋼骨架結構膠管現場應用照片

取消了常規提撈抽子采用的鋼球與球座配合的密封形式，防止因鋼球或球座磨損后，或者在二者之間有污垢被墊起時，造成泄漏甚至不能進行正常提撈工作。把中心管設計成了帶有3個溝槽的中心桿，抽子下沉時原油便通過中心桿的溝槽進入膠筒內。

在抽子上提時，由于膠管內油壓力的變化，使得鋼骨架結構膠管向外膨脹與油管形成密封。新膠管與連接套連接到一起形成1個密封滑動組合。在抽子的下接頭端面設有卸力傾斜面，并設計有銷釘孔，配用直徑為6 mm的35號鋼剪切銷釘。每個銷釘的剪斷力可達到12.2 k N，亦可根據需要確定均勻分布銷釘的數量，當抽子遇卡或者提撈力過大時，便可以剪斷剪切銷釘，對抽子和鋼絲繩起保護作用。

2.2 工作原理

2.2.1 上行程

抽子上提時，膠筒（滑動組合）移向下方到下接頭的臺階處，將中心桿的溝槽密封住，液體即已保存在膠管與中心桿的溝槽內。由于存在膠管內外壓差的作用，使得新型鋼骨架膠管膨脹與套管內壁形成密封，這樣便把原油提撈到地面。如此反復，原油便被不斷地被提撈到地面。

2.2.2 下行程

當抽子下放時，抽子整體外徑略小于套管內壁，實現在下放時無摩擦順利下放。當抽子接觸到液面時，膠筒（滑動組合）移動到開槽螺母處，膠筒上下均露出中心桿的溝槽，形成泄油通道，使裝置順利下行。等達到一定的沉沒度時，油液將通過中心桿上的3個長溝槽迅速充滿整個膠筒，即可以進行提撈作業。

2.3 密封原理

抽子膠管在最初安裝時并無預先壓縮量，安裝成型的抽子下井時鋼骨架膠管與油管內壁之間存有縫隙，由于縫隙的存在使抽子在工作上提時膠管內會充滿原油，內側的壓力變得大于外側整個密封組合，在液體壓力作用下膨脹。當壓力達到一定數值時，鋼骨架膠管克服自身彈性使得與油管間隙逐漸變小，最后緊貼油管內壁進而形成密封。

3 新型抽子性能特點

1） 密封性能好，新抽子的漏失量得以變低。常規抽子主要依靠提高零件加工精度和減小膠管與油管間縫隙來減少漏失量，但隨著壓力的增大漏失量在不斷增大。新型抽子利用在上提時膠管的內外壓差使彈性鋼骨架膠管膨脹，膨脹后的膠管與套管的內壁形成良好密封，且隨著壓力的增大密封性能會更好，漏失量減小量便越大。

2） 膠筒壽命延長。新設計的膠筒利用橡膠配合鋼骨架結構硫化而成，膨脹性好，在下沖程時能實現順利迅速下放，鋼骨架結構插放在膠管下方的鋼托，提高了橡膠的抗拉強度、抗撕裂強度、耐沖擊性及耐磨性低端的強度，從而進一步提高了膠筒的壽命。

3） 現場應用方便。新型抽子的上下接頭均采用圓球形的接頭，與鋼絲繩連接時可自由旋轉，避免鋼絲繩的扭力給撈油抽子造成的松扣和磨損，并可以快速連接安裝，方便拆卸。

4） 自動過載保護。在用該抽子撈油過程中，如出現過載或遇卡，當達到一定程度，安全連接銷即可被剪斷，保護了提撈鋼絲繩，保證提撈動力系統在工作時安全可靠性，避免了井下事故以及鋼絲繩拉斷造成事故。

4 結論

1） 新型高效長壽命提撈抽子運行穩定，采用的鋼骨架結構膠管密封性能更好，每次提撈漏失量降低18%左右，從而大幅提高了提撈機撈油效率。

2） 新型鋼骨架結構膠筒的壽命得到大幅度延長，減少了現場膠筒更換次數，降低了現場工人的勞動強度，提高了提撈采油的生產效率，證明了利用基于鋼骨架結構膠管的新型抽子結構設計的合理性。

3） 自投入吉林油田現場使用之后，受到了用戶的肯定。

［1］ 李道品.低滲透油田開發［M］.北京：石油工業出版社，1999：1-5.

［2］ 姚展華，楊姝蔚，胡書博，等.低滲透油氣井排液技術綜述［J］.石油礦場機械，2013，42（4）：78-82.

［3］ 韓二濤，黃偉，甘慶明，等.低滲透油田抽油機井系統效率及評價指標［J］.石油礦場機械，2012，41（8）：69-72.

［4］ 褚明來，邱小峰，姜建勝，等.新型油管撈油抽子的設計［J］.石油機械，2002，30（2）11-12.

［5］ 徐秀芬，李偉，曹瑩，等，柔性連續抽油桿提撈式抽油機系統效率研究［J］.石油礦場機械，2011，40（1）：21-24.

［6］ 孟慶武，劉樹林，王春華，等.撈油設備述評［J］.石油礦場機械，2006，35（4）：44-46.

Design and Application Based on the Steel Frame Sebific Duct of Bailing Oil Production

LIANG Hong-bao1a，WANG Yan1a，LIANG Yu-ning1b，MU Wei-hai2
（1.a.College of Mechanical Science and Engineering；b.College of Petroleum Engineering，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China；2.Oil Production Technology Research Institute，Jilin Oilfield Company，Songyuan 138000，China）

To the questions of active bailing pumping unit′s conventional bailing swab，rubber tube wear-resisting performance is poor，sealing performance is poor too，and crude oil leak rate is large during the oil operations and so on.This paper introduces the structure and working principle of a late-model swab with high efficiency，long-lived characteristics.The test results and site application in the Jilin oilfield show that the new swab can be widely used and promotion in oilfield.

bailing swab；sebific duct；hermetic sealing

TE933

A

1001-3482（2014）03-0067-03

2013-09-10

黑龍江省教育廳2013年度科學技術研究資助項目（12531071）

梁宏寶（1966-），男，黑龍江蘭西人，教授，博士，主要從事石油機械及油田節能研究。