小排量環形柱塞桿式抽油泵的研制及運用

任 濤，惠 田

（陜西延長石油機械裝備制造有限公司 陜西 延安 716000）

1 引言

雖然我國正在優化創新能源結構，但是石油至今仍是不可替代的能源之一，要求能夠增加現有油田的開采的效率。現如今我國油田處于中后期，在開采難度方面有所增加，如出現高含水量、出砂多和低滲透深井等問題，一方面影響油田的開采情況；另一方面是這類油田情況對于原油的抽油泵泵效產生一定影響。針對于低滲透深井開采中出現的泵效系統紊亂、漏失量大以及嚴重的泥砂卡泵等問題，研制了專門的小排量環形柱塞桿式抽油泵。

2 小排量環形柱塞桿式抽油泵的研制

小排量環形柱塞桿式抽油泵主要是用以開采供液能力低、油層較深的油田。實現對小排量環形柱塞桿式抽油泵的研制，要求對其結構、工作原理、結構特點等展開闡述。

圖1 小排量環形柱塞桿式抽油泵結構

（1）結構及結構特點

小排量環形柱塞桿式抽油泵采用雙泵筒的結構，主要針對于油田內出砂率較高，會卡筒引起抽油泵失效的問題，另外雙泵筒的結構還可以推動泵筒同外部壓力形成一個穩定的工作壓力，減少原油的漏失，提高泵效，環形柱塞與閥桿鏈接，出油閥設置在塞桿外部，具有更高的穩定性，在抽油泵失效時，能夠直接有效實現對抽油泵的檢查，不同對抽油桿、雙泵筒燈多個結構進行拆卸檢查。具體的結構如圖1所示。

根據小排量環形柱塞桿式抽油泵的結構，可以看出，該抽油泵的結構特點能夠提高泵效，減少抽油泵出現失效的情況。首先是抽油泵在內外泵筒之間是環形柱塞，環形柱塞的采用促使雙泵筒的直徑大小可以不收開采量的影響，即在泵整體尺寸結構設計中可以不同考慮雙泵筒的直徑的大小，直接考慮其他的結構大小即可保證抽油泵的大小符合井下開采的需求；其次是在開采過程中，抽油泵的每次啟動都能股推動抽油泵內部環形空間中的液體實現旋渦運動，減少進油閥出現的泥砂卡筒的現象，另外整個抽油泵內部呈現出暢通無阻的特點，泥砂進入到抽油泵中能夠實現自由通行，防止卡砂；最后是出油閥作為抽油泵設計中的關鍵位置，獨立設置在塞桿下方，實現了出油閥和整個抽油泵的獨立性，即兩者之間可以實現協同合作，但是一旦出油閥出現故障不會對整個抽油泵產生影響，只需更換出油閥即可?？傊?，小排量環形柱塞桿式抽油泵的結構特點都能為低滲透油田的開采提供直接的幫助。

（2）工作原理

小排量環形柱塞桿式抽油泵的工作原理主要分為兩個步驟。兩個步驟共同作用，實現運作。在上沖程階段，抽油桿被拉力向上拉動，兩個泵筒之間的空間變大。此時出油閥受到油管液的壓力呈現關閉狀態，因而整個抽油泵內的壓力變小，外部的沉沒壓力變大，形成內外壓力差，推動進油閥開啟，吸入井液，完成進液工作；第二是下沖程階段，即井液在泵內收到環形柱塞向下的運動擠壓力，進油閥隨之關閉，泵內壓力變大，推動井液頂開出油閥，并通過出油閥和環形柱塞內流通道進入閥桿與支撐皮碗之間的環空，從閥桿導向套的出液口進入油管，實現出液。如此循環往復，實現井液的開采。

（3）技術優勢

第一，小排量環形柱塞桿式抽油泵的大小設置具有較大優勢。其如環形柱塞桿長度同漏失量成反比，柱塞同泵筒之間的間隙與漏失量理論成正比，內泵筒能夠在操作中，向外膨脹，外筒受到液面的載荷壓力先給收縮，從而可以減少內外壓力差所產生的“鼓脹效應”，減少漏失量，提高泵效。

第二，抽油泵中的閥桿導向套等小設備，能夠地桿塞起到扶正作用，穩定抽油泵的操作，同時減少其隨機運動，延長桿塞的使用壽命。

總之，小排量環形柱塞桿式抽油泵的研制過程需要對其結構特點進行逐一分解，明確其所具有的普通抽油泵所不具有的技術優勢。

3 小排量環形柱塞桿式抽油泵的應用

小排量環形柱塞桿式抽油泵主要是為了開采低滲透油藏的油田的。在此類油田中，小排量環形柱塞桿式抽油泵主要應用在以下幾個方面：

第一，經過具體的油田開采應用，可知小排量環形柱塞桿式抽油泵的泵效是普通抽油泵泵效的3倍。

第二，抽油泵泵效的提升同環形柱塞泵的結構特點相關聯，如出油閥在泵筒的下部，出油閥的尺寸和結構可以自主設置，減少泵理論排量對出油閥大小型號的限制；另外環形柱塞泵下的下沖程階段中，管內的井液一直在起作用，里面抽油泵工作過程中桿柱沖程損失，從而導致桿柱的失效損壞。一旦桿柱出現失效，要求停泵檢修，影響抽油泵的開采效率；

第三，抽油泵的結構設計特點，推動泥砂在內外泵筒內自由運動，同時能夠尋找合適的時機排出。同時環形柱塞泵內部液體在環形空間內出現的旋渦運動，能夠有效帶動砂子運動，減少進油閥口的砂子沉淀，避免了卡砂的現象，可以節約對抽油泵進油閥的檢修，提高抽油泵的運作時間和運作效率。

第四，在抽油泵的設計優勢種，即能夠計算好漏失量原理，設計內外筒同其他設備結構之間的距離和大小問題，從而達到對內外壓力大小的控制，減少了漏失量，提高開采的效率。

總之，小排量環形柱塞桿式抽油泵在低滲透油田中的應用具有高效性和科學性，減少了抽油泵的故障問題，提高了開采的質量，如出砂量變小。同時其能夠在較深的井下運作，對低產量的油田實現最后的開采，對于我國油田開采的發展具有重要的現實意義。