桿式泵舉升工藝節能研究與應用

于爽 韓旭（冀東油田陸上油田作業區）

目前，某油田桿式泵的使用比例達到19.1%，所以其對整體檢泵周期及費用影響將越來越大。

通過對桿式泵檢泵原因分析發現，影響桿式泵檢泵的主要原因為油管漏失，而這一原因將導致桿式泵不動管柱檢換泵的優勢無法體現出來[1-2]。分析過程中發現，2014年開始出現由于密封漏造成桿式泵檢泵的情況，在2015 年達到最高值，占比達66.6%，經過治理后在2016年開始有所下降。

1 技術拓展研究

1.1 針對管漏原因造成檢泵進行的研究

1.1.1 小直徑桿式泵（適用于襯里油管）

由于襯里油管優異的防磨性在管式泵中已得充分驗證，但由于桿式泵泵筒的最大外徑較大，無法通過襯里油管，因此為了能夠順利使用普通襯里油管，研究改造桿式泵的參數，以適應襯里油管的需求。主要針對泵間隙、泵筒厚度、支撐座圍等關鍵性參數進行了改進，泵間隙由0.08 mm 改為0.03 mm、泵筒厚度由6.35 mm 改為3.20 mm、支撐座圍由58.1 mm 改為48.3 mm，改造后小直徑桿式的最大泵體外徑僅為48.3 mm，能夠順利通過內徑為51 mm的27/8in襯里油管。

1.1.2 大直徑襯里油管

在減小桿式泵最大外徑的同時，從擴大襯里油管內徑著手，進行改造，基礎管由27/8in變更為31/2in。

通過參數對比（表1）發現，31/2in襯里油管能夠適用于普通桿式泵，由于其價格較普通襯里油管高，所以只在下泵出井斜超過25°/30 m時使用。

表1 襯里油管參數對比

1.1.3 完井管柱驗封技術

由于桿式泵作業時需先下入生產油管后下入泵筒，而生產油管無固定球座造成無法對管柱進行試壓，所以需要配套試壓工具對完井油管進行質量驗證。

工作原理：在完井油管下部連接底部球座。利用球座液體單向流動的特性，能實現油管正試壓。當需要油管正注時，可通過加壓，達到一定壓差后球座脫落，實現油管正注。

1.2 針對泵密封問題造成檢泵進行研究

通過分析發現：造成密封破損有兩個原因，一個是密封材質本身的問題；二是由于固定方式造成密封受力過大造成。

在密封材質方面：通過對不銹鋼、聚四氟乙烯、鎳基合金等材料特性的研究發現，單一的材料很難滿足密封要求，所以研發了雙密封桿式泵。雙密封桿式泵優選黃銅加鎳基合金的組合形式，通過兩種材質，四級密封可實現可靠密封。

在固定方式方面：2017年以前桿式泵的固定方式為頂部或底部的單固定。常會出現密封漏失問題。通過對桿式泵的泵體受力分析，雙固定可以達到減小蠕動，進而減小磨損密封的目的[3-4]。通過在桿式泵頂部和底部分別增加支撐接頭，實現頂、底雙固定。

2 應用效果評價

2.1 小直徑桿式泵使用效果

目前小直徑桿式泵已經累計使用20 井次（15 口井），在使用的過程中，沒有發現因改造造成的不適用，平均泵效49.9%，載荷平均減少8.21 kN，電流平均減少8 A，檢泵周期較使用前延長8天[5-6]。

2.2 31/2 in耐磨襯里油管使用效果

常規桿式泵配套大直徑襯里油管試驗3 井次。以高88-9井為例，井下38 mm抽油泵，泵深2 300 m，經過最大狗腿度4.87°/25 m。試驗前原井普通油管、抽油桿磨損嚴重。實施作業下入桿式泵配套大直徑襯里油管。待生產90 天后，起出井內桿式泵泵筒，檢查襯里油管和抽油桿磨損輕微。

常規桿式泵能夠通過大通徑襯里油管，并且襯里油管能夠有效保護油管，降低磨損。

2.3 完井管柱驗封技術應用效果

管柱試壓實施51 井次，一次成功率100%。二次試壓11井次，成功率63.6%，并實現不動管柱作業，單井節約費用1 500 元，共節約費用76 500元，減少作業周期168 h。不合格的原因為油管磨損漏。管柱試壓技術能夠起到驗證油管質量的作用。

2.4 雙密封桿式泵使用效果

從2015 年底開始對密封材質、方式等不斷創新及使用，由于密封漏失造成檢泵的比例在不斷減小，2017 年，只有2 口井因為密封問題造成檢泵，且這2口井為單固定桿式泵（表2）。

2.5 桿式泵拓展研究

桿式泵生產防污染一體化管柱目前試驗2井次（L9-12、G76-62），管柱下入順利，封隔器坐封、生產正常，穩壓10 min合格，證明封隔器密封效果良好，實現了桿式泵防污染一體功能和管柱試壓功能。

表2 雙密封桿式泵使用情況分析

3 結論

通過對桿式泵拓展功能的研究，擴大了桿式泵的使用范圍，滿足了其在斜井中的應用，增強了其適應性；實現了不動管柱作業的優勢，減小了抽油機運轉過程中的載荷和電流，達到了一定的節能效果，縮短桿式泵的作業周期；同時，桿式泵功能拓展研究，延長了桿式泵的檢泵周期，提出了桿式泵防偏磨方式的新思路，對陸上油田作業區整體檢泵周期的延長奠定了基礎。