短柱塞防砂抽油泵的研究與應(yīng)用

周小東

摘要：目前油田采用的抽油泵主要由泵筒（包括固定閥）、柱塞（包括上游動(dòng)閥、下游動(dòng)閥）組成。它與油管構(gòu)成出油通道。柱塞上閥罩的圓柱面上開有三個(gè)出油孔。正常工作時(shí)，液流和砂對(duì)上閥罩的沖蝕損壞，閥罩?jǐn)嗔眩翱ā⑸白瑁途畽z泵周期短。針對(duì)上述問(wèn)題我們進(jìn)行了防砂抽油泵的研究，最終研究出了短柱塞防砂抽油泵，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，該泵具有極大的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：短柱塞;防砂抽油泵;出油孔;閥罩

1 常規(guī)管式泵工作中存在的問(wèn)題

目前油田采用的管式抽油泵，主要由泵筒（包括固定閥）、柱塞（包括上游動(dòng)閥、下游動(dòng)閥）組成，它與油管連接構(gòu)成出油通道，柱塞上閥罩的圓柱面上開有三個(gè)出油孔。正常工作時(shí)，靠柱塞中的上游動(dòng)閥、下游動(dòng)閥與泵筒上的固定閥交替開、閉，將油源源不斷的抽到地面;但在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中，由于油井出砂、高流速?zèng)_擊等，管式抽油泵存在以下缺陷：

①柱塞上行時(shí)，井液從泵筒固定閥吸入，從柱塞下游動(dòng)閥、上游動(dòng)閥排出。在含砂油井中，砂粒極易進(jìn)入泵筒和柱塞密封間隙造成柱塞砂卡停產(chǎn);

②活塞過(guò)長(zhǎng)，當(dāng)抽油泵停止工作時(shí)，由于液體相對(duì)靜止，活塞內(nèi)一段液體中的砂粒沉積到活塞下游動(dòng)閥上表面，造成砂埋下游動(dòng)閥，使油井不能正常生產(chǎn);

③閥罩橫截面積小、強(qiáng)度低、過(guò)流面積小，高速流動(dòng)的氣、砂、液體混合物長(zhǎng)時(shí)間沖蝕造成上閥罩?jǐn)嗔选Ｒ虼耍娱L(zhǎng)檢泵周期，提高油井產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，就必須解決目前抽油泵存在的以上問(wèn)題。

2 短柱塞防砂抽油泵改造

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷，要解決的技術(shù)問(wèn)題就是要解決閥罩?jǐn)嗪突钊麅?nèi)液體沉砂問(wèn)題，來(lái)保證抽油泵停止工作時(shí)柱塞內(nèi)液體不沉砂或少沉砂，減輕液流對(duì)上閥罩的沖蝕而延長(zhǎng)斷裂時(shí)間。

為解決這一技術(shù)問(wèn)題，我們?cè)谠泄苁奖玫幕A(chǔ)上將下游動(dòng)閥與上游動(dòng)閥相貼設(shè)置，來(lái)解決抽油泵停止工作時(shí)下游動(dòng)閥上積存的沙粒大大減少，避免下游動(dòng)閥被砂埋;同時(shí)，拉長(zhǎng)上閥罩，改三孔出油為兩孔出油，增大上閥罩實(shí)體面積和出油孔面積，達(dá)到降低同等總量液體混合物對(duì)上閥罩的沖蝕，從而達(dá)到避免砂埋下游動(dòng)閥，延長(zhǎng)上閥罩使用壽命的目的。

3 短柱塞防砂抽油泵結(jié)構(gòu)及工作原理

短柱塞防砂抽油泵是常規(guī)管式泵的改型，將柱塞適度縮短，柱塞上閥罩圓柱面由三個(gè)出油孔改為兩個(gè)并適度延長(zhǎng)。改造后的抽油泵由泵筒（包括固定閥）、短柱塞（包括上游動(dòng)閥、下游動(dòng)閥）組成，它與油管連接構(gòu)成出油通道。

上沖程時(shí)，柱塞下面的下泵腔，容積增大，壓力減小，進(jìn)油閥在其上下壓差的作用下打開，原油進(jìn)人下腔，與此同時(shí)，出油閥在其上下壓差作用下關(guān)閉，柱塞上面的上泵腔內(nèi)的原油沿油管排到地面。同理，下沖程時(shí)，柱塞壓縮進(jìn)油閥和出油閥之間的原油，使進(jìn)油閥關(guān)閉、出油閥打開，下泵腔原油進(jìn)人上泵腔，柱塞一上一下，抽油泵完成一次循環(huán)，如此周而復(fù)始將油源源不斷的抽到地面。

4 短柱塞防砂抽油泵優(yōu)點(diǎn)

①縮短柱塞尺寸、減少柱塞與泵筒的接觸面積，減少井液砂粒進(jìn)入泵筒與柱塞密封間隙的幾率，避免砂卡柱塞現(xiàn)象發(fā)生;

②將下游動(dòng)閥與上游動(dòng)閥的距離縮至最短，減少油井停抽后砂粒在柱塞內(nèi)下游動(dòng)閥上的存積，避免砂埋下游動(dòng)閥事故的發(fā)生;

③加長(zhǎng)上閥罩，同時(shí)將上閥罩上的三個(gè)出油孔改為兩個(gè)出油孔，并將出油孔軸向拉長(zhǎng)，從而保證在出油孔流道面積不減少的情況下，增加上閥罩橫截面面積，加強(qiáng)了上閥罩處強(qiáng)度，降低液流通過(guò)出油孔的流速，提高上閥罩抗沖蝕的能力，延長(zhǎng)上閥罩的使用壽命;

④柱塞體底部進(jìn)油口改為喇叭口，降低液流阻力，誘導(dǎo)井液入泵。

5 效益評(píng)價(jià)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，短柱塞防砂抽油泵解決了出砂油井活塞砂阻問(wèn)題，延長(zhǎng)了閥罩使用時(shí)間，緩解了氣液混合物、砂對(duì)上閥罩的沖蝕，減輕了砂埋下游動(dòng)閥程度，在相同油井上使用，檢泵周期延長(zhǎng)了1/5及以上。按平均檢泵周期365天、檢泵費(fèi)用4萬(wàn)元/口，檢泵占產(chǎn)時(shí)間2天，單井日產(chǎn)油3噸，噸油3000元計(jì)算，每口井可節(jié)約修井費(fèi)用0.8萬(wàn)元，檢泵期內(nèi)可多采原油1.1噸;因此，短柱塞防砂抽油泵具有極其廣泛的推廣價(jià)值。