淺談長柱塞防垢泵在華慶油田運用

彭姿瑞 南明璐 張琨愉 袁田 張櫻士

摘 要：隨著開發時間的延長，采油井含水不斷上升，結垢日益嚴重，由于結垢原因造成油井檢泵逐年增加，華慶油田自2019年推廣運用長柱塞防垢泵以來，油井垢卡頻次上升率有所緩解。本文結合華慶作業區運用實際，簡單評價威馬長柱塞和坤隆長柱塞兩型防垢泵使用效果。

關鍵詞：長柱塞 結垢 作業頻次

1 長柱塞防垢泵防垢原理

常規整筒泵垢卡原因分析：柱塞長度（約1.2m）小于工作筒長度（約4.5m），受地面抽油機沖程和管桿柱彈性伸縮等客觀因素限制，柱塞上下往復運動不能充滿整個泵筒，泵筒兩端存在間隙得不到柱塞刮削密封，隨著生產時間的延長結垢、結蠟以及贓物附著日益突出。

長柱塞防垢泵防垢機理：柱塞長度（約4.5m）大于工作筒長度（約1.2m），使得柱塞上下往復運動始終充滿整個工作筒，柱塞與工作筒之間始終保持密封配合。從原理上消除了整筒泵柱塞無法刮削密封整個泵筒，降低了結垢原因造成檢泵作業頻次。

1.1 威馬長柱塞防垢泵

1.1.1 威馬長柱塞防垢泵結構原理

該泵采用長柱塞、短泵筒結構，泵筒兩段加工有刮砂機構。上下沖程時，柱塞兩端可進入泵筒，使整個柱塞與泵筒經過一次配合磨擦作用，泵筒內的刮砂環可對其表面的砂垢進行刮拭，防止沉積結垢造成卡泵。

1.1.2 威馬長柱塞防垢泵結構特點

①該泵采用長柱塞、短泵筒結構，柱塞與泵筒之間始終保持密封配合，原油中的砂粒不易進入泵筒與柱塞的密封間隙，刮垢、防砂效果好，可有效避免泵卡;②在泵筒兩端內加工有刮削環，少量進入密封間隙的臟物可在此沉積，避免劃傷配合密封面;③長柱塞結構使上游動閥罩始終不進入泵筒，從而不受泵筒尺寸限制，出油阻力小，泵效高、強度大;④該泵結構簡單，作業方便。泵下可配套防砂、防氣、防蠟、防垢、泄油、防漏失等工具。

1.2 坤隆長柱塞防垢泵

1.2.1 坤隆長柱塞防垢泵結構原理

該泵采用中長柱塞、短泵筒、防垢連接筒配合的特殊結構。上沖程時，柱塞上端出泵筒，下端進泵筒;下沖程時，柱塞下端出泵筒，上端進泵筒，保持柱塞與泵筒始終配合摩擦，泵筒采用環空設計，刮削脫漏的垢沫、蠟質等臟物通過外側沉砂沉垢通道掉入尾管排出泵筒。該泵外側沉砂通道充滿后才出液，整個工作過程，外側沉砂通道和高壓絲堵承受泵壓力。

1.2.2 坤隆長柱塞防垢泵結構特點

①該泵采用長柱塞短泵筒結構，在工作中，柱塞與泵筒之間始終保持密封配合，原油中的砂粒不易進入泵筒與柱塞的密封間隙，刮垢、防砂效果好，可有效避免泵卡;②泵筒設計有外側沉砂沉垢與內側油流2條通道，可實現外側通道沉砂;③長柱塞結構使上游動閥罩始終不進入泵筒，從而不受泵筒尺寸限制，出油阻力小，泵效高、強度大;④該泵自身設計原因自帶泄油器（普通）和篩管，尾管承壓沉砂，泵下不能再配套防砂、防氣、防蠟、泄油等工具。

2 長柱塞防垢泵配套情況

2.1 我區結垢現狀

目前我區嚴重結垢井416口，占開井數的59.17%，元284區開井數占比70.1%，是治理的重點區塊（見表1）。

2.2 近三年結垢原因檢泵作業情況

結垢故障可分垢卡、凡爾結垢和其他三類，隨著油井含水上升，井筒結垢問題日益凸顯，我區由于結垢原因檢泵井次逐年增多。其中垢卡故障占比從2017年60.4%上升至2018年66.3%，是治理的難點。2019年推廣運用長柱塞防垢泵，垢卡占比66.3%同2018年基本持平（見表2）。

2.3 我區2019年配套情況

我區2019年共計配套威馬長柱塞防垢泵109臺：其中25-112TH1.2-4.8型（Φ28mm泵）46臺、25-125TH1.2-4.8型（Φ32mm泵）63臺，分區塊：元284區84臺、元427區11臺、慶64區7臺、元西富縣7臺，分套管規格：大套井58臺、小套井51臺。配套后至今再沒有發生垢卡檢泵，有3口井由于凡爾結垢漏失檢泵，有4口井由于垢沫堵實泵筒檢泵。2019年共計配套坤隆長柱塞防垢泵57臺：其中25-112TH1.2-4.5型（Φ28泵）40臺、25-150TH1.2-4.5型（Φ38泵）17臺，分區塊：元284區34臺、元427區4臺、慶64區12臺、元西富縣7臺。配套后至今再沒有發生垢卡檢泵，有2口井尾管絲扣漏失檢泵，未出現由于垢沫堵實泵筒檢泵。長柱塞上游動凡爾始終不進入泵筒，上凡爾罩尺寸不受泵筒內徑限制，采用分體式凡爾罩，長柱塞防垢泵未出現過活塞上凡爾罩斷檢泵現象（見表3）。

3 長柱塞防垢泵適用性評價

威馬和坤隆長柱塞防垢泵都是長柱塞、短泵筒的結構，使得柱塞上下往復運動始終充滿整個泵筒，有效降低了結垢原因造成泵卡風險。結合我區配套現狀，下井時需考慮井下配套附件、方向性、油氣比及含水等因素。

3.1 長柱塞防垢泵受套管內徑限制

威馬長柱塞防垢泵結構相對簡單，該泵泵體最大外徑Φ73.0mm，位于工作筒和加長筒連接部位。坤隆長柱塞防垢泵有沉砂通道結構相對復雜，該泵泵體最大外徑Φ93.0mm，位于泄油器和篩管連接部位。我區元284小套井套管內徑為φ101.6mm，井口0-500m位置套管結蠟嚴重，考慮套管內壁結蠟和內徑不確定因素，小套井防垢治理只采用威馬長柱塞防垢泵。

3.2 長柱塞防垢泵選擇性井下附件配套

威馬長柱塞防垢泵下井類似普通整筒泵需要配套卸油器和篩管，下部可配套防砂、防氣、防蠟、防垢、泄油、防漏失等工具。

坤隆長柱塞防垢泵自身帶泄油器和篩管，泄油器和篩管一體化，中間無法配套類似防蠟筒、阻垢器、降粘增油器等過流管狀附件;篩管和絲堵之間可加深沉砂油管但須密閉承壓，倘若再配套井下過濾器、激光割縫管、花管、氣錨等篩管，絲堵不承壓泵漏失，因此隔上采下隔采井無能配套。

3.3 長柱塞防垢泵具有方向性

工作筒位于加長筒上部，下井具有嚴格的方向性，尤其針對威馬長柱塞防垢泵外觀類似整筒泵，坤隆長柱塞防垢泵下端帶有花管和泄油器方向性明顯。如果威馬長柱塞防垢泵方向下反，柱塞上行程時，柱塞下游動凡爾越過工作筒上段進入加長筒，若此時還未達到上死點功圖則顯示脫筒。2019年我區出現元298-48配套威馬長柱塞防垢泵完井功圖脫筒，該井自2019年3月27日酸化完井脫筒，碰泵、強抽、校防沖距均無效，威馬泵業廠家現場指導返工起防垢泵，發現泵下反。下整筒泵完井正常出液，3天后出現輕微氣體影響功圖。

3.4 長柱塞防垢泵加劇泵筒內脫氣

加長筒與柱塞之間的間隙增加了泵筒內空間體積，針對高油氣比、低沉沒度三疊系油井，柱塞上行程泵筒進液不充分時功圖加載線平滑、不出現明顯拐點，既游動凡爾座封遲緩呈現氣鎖功圖。油井沉沒度越低、含水越低、沖次越大，油氣水混合物脫氣越發嚴重，氣體影響功圖越明顯甚至出現氣鎖。目前侏羅系油井未出現此類情況。

典型井--川平53-12該井為元284區的一口水平井，投產于2012年9月6日，開采層位為C6，目前正常生產日產液1.37m3、日產油0.59t、含水48.5%，2019年11月15日泵卡檢泵，起出活塞垢卡、泵筒內有大量垢片，配套坤隆長柱塞防垢泵，完井后第2天間隙出現氣鎖功圖。

典型井--元458-55元427區的一口定向井，投產于2015年11月3日，開采層位為C9，目前正常生產日產液3.28m3、日產油1.79t、含水36.2%，2019年3月18日井筒凈化+自主酸浸，配套威馬長柱塞防垢泵，完井后第5天間隙出現氣鎖功圖。

典型井--元295-56該井為元284區的一口定向井，投產于2010年6月18日，開采層位為C6，目前正常生產日產液1.17m3、日產油0.89t、含水9.7%，2019年3月26日油管漏失檢泵，配套威馬長柱塞防垢泵，完井2天后出現氣體影響功圖。

3.5 長柱塞防垢泵垢沫外排差異

①威馬長柱塞防垢泵沒有沉砂沉垢通道，而泵筒兩端的刮削環空間小、容垢沫能力有限，柱塞刮削工作筒脫離的垢沫，隨油流通道向上排出工作筒進入泵上油管，或掉入固定凡爾球和球座，若垢沫外排不暢，日積月累沉積可能造成泵筒上部及油管垢沫堵或者凡爾失靈;②坤隆長柱塞防垢泵設計有外側沉砂沉垢和內側油流2條通道，柱塞刮削工作筒脫離的垢沫，可隨油流通道向上排出工作筒進入泵上油管，也可通過外側通道排出泵筒進入尾管。從結構原理和防垢功能上看，坤隆長柱塞防垢泵比威馬長柱塞防垢泵功能更強。從結構原理和防垢功能上看，坤隆長柱塞防垢泵優于威馬長柱塞防垢泵，防垢卡治理更全面。

4 結論與認識

①由于威馬和坤隆長柱塞防垢泵加長筒設計，若配套高油氣比三疊系油藏油井脫氣嚴重，可能導致氣鎖;②威馬長柱塞防垢泵方向性比坤隆長柱塞防垢泵難識別，有別于普通整筒泵下井方向性，若泵筒下反柱塞脫筒，嚴重影響泵效;③由于坤隆長柱塞防垢泵自身外側通道結構較復雜，小套井以及和其他井下附件配套使用推薦采用威馬長柱塞防垢泵;④長柱塞防垢泵有限減緩油井垢卡故障頻次，但威馬長柱塞防垢泵增加了泵筒垢沫堵實風險，球座及球結垢需配套防垢器和點滴加藥裝置防治。