浮环泵排砂采油技术在锦州油田的应用

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摘 要：针对当前携砂采油存在常砂埋油层及现有人工举升技术难以适应高含砂井的不足。研制成功浮环泵排砂采油技术，该浮环泵采用相互独立的多级浮环密封结构柱塞，采用软-硬摩擦副，能在含砂条件下形成良性摩擦机理，磨损量可自动补偿，使其具有抗卡，耐磨的特点。该泵应用范围广、泵效高，适用于稠油井、稀油井、蒸汽吞吐井、蒸汽驱井、水平井等多种类型的油井，对于因严重出砂、频繁检泵无法正常生产的油井，可明显延长检泵周期，效果显著。

关键词：排砂；浮环泵；采油技术

前言

当前我国大部分油田都处于开发的中后期，这就导致出砂油井不断的增加，从而对油井的正常生产造成严重的影响。锦州油田所辖区块由于油井出砂的日期趋严重，已成为当前制约该油田发展的最主要因素。所以如何有效的解决油井出砂问题已成为当前锦州油田急需解决的重要问题，因此针对于该油田出砂井的问题，需要采取科学有效的技术进行排砂，从而减少出砂的可能性，确保油井的生产周期得到最大限度的延长，这对油田的发展将起到积极的作用。

1 排砂采油技术现状

1.1 砂埋油层

当前锦州油田对其所辖区块内的出砂井通常都是利用泵挂在油层之上的采油方式来进行排砂，但在实际操作中尽管在一定程度上减少进泵井液的含砂量，但却存在着一定的弊端，导致大量的砂沉积于井底之下，使油层被砂子埋住，增加了采油的难度。要解决这个问题并不是很容易的，首先需要整体采油系统具有较好的排砂能力，这样才能将大量的砂排出来。其次，要将采油泵下至油层及油层以下，从而使深积于底的砂随着井液进入到泵内排出来，只能如此，才能保证采油的继续进行。

1.2 现有的人工举升技术难以适应高含砂井

目前存在着较多的高含砂井，对于这类井利用普通的抽油泵已无法满足这类井的需要，只能起到缓解砂卡泵的问题，即使再增加一些档砂环也无法起到应用的作用，对于携砂问题也起不到根本性的解决。目前为了有效的解决高含砂井的问题，有利用单螺杆泵进行排砂的，但这种方法也存在着泵扬程、耐温等弱点的限制，从而导致其应用范围较小，排砂效果也不是很好。目前利用水力喷泵排砂理论上具有可行性，但存在着成本大、泵效问题，所以在实际工作中其可行性也较低，并不是很实用。

在各项技术在出砂油井的应用过程都不理想的状况下，为了有效的解决油井出砂的问题，浮环泵采油技术研制成功并进行积极的推广应用，由于该技术打破了设计思路，不仅具有泵效高、应用范围广的优点，同时一些由于出砂量大，无法正常开采的油井也起到了非常好的效果，有效的延长了检泵的周期，在实际应用中取得了非常好的效果。有效的提高了油井的开采量。

2 技术原理及结构设计

2.1 结构原理

浮环泵结构示意图见图1。该泵以油田普遍使用的有杆泵采油系统为基础，泵的设计上允许固体颗粒进入泵内任何空间，完全取消以往的硬对硬滑动摩擦副，采用软-硬摩擦副，可以实现真正意义的零间隙密封。应用特殊的密封结构实现液力自紧密封及磨损量自动补偿。以相互完全独立的多级浮环密封结构替代传统的柱塞结构，浮环结构相互独立、强开强闭，具有防气功能。软密封采用新研制的特殊非金属密封材料，具有适当的塑性，固体颗粒进入软-硬摩擦间隙后可被非金属材料包容，形成良性摩擦机理，同时具有良好的耐温、耐磨、耐腐蚀性能。

2.2 工作原理

上冲程时，由浮环座及中心杆等组成的柱塞中心部分随抽油杆上行，浮环架的底部与浮环座靠紧，形成多级密封，浮环上下两端产生压力差，在压力差的作用下，软密封皮碗唇部受到作用力而向外扩张并且紧贴泵筒形成零密封。这时固定凡尔球开启，将油吸入腔室。下冲程时，浮环座及中心杆等组成的柱塞中心部分随抽油杆下行，浮环在泵内液体压力及浮环与泵筒间摩擦力的作用下相对于浮环座上浮，通道打开，液流进入泵上。

2.3 水平井用浮环泵的结构设计及原理

在水平井开采过程中，如泵挂位置在大斜度井段（>45°）时，使用普通抽油泵，由于球形凡尔的缺点，在泵倾斜时易出现泵漏，因此，一旦水平井生产液面在大斜度井段时，出现普通泵开采困难的问题。我们根据浮环泵强开强闭的特点，改造了其固定凡尔的结构，使其变成双强开强闭型泵，如图2所示，将其应用于水平井采油，取得较好的应用效果。目前，我厂水平井采油均使用该种类型泵。

2.4 主要技术参数及适用范围（见表1）

2.5 技术特点

（1）携砂能力强：在不砂埋柱塞条件下均可正常生产；（2）适应井温高：非金属密封环可持续耐温240℃以上；（3）泵效高：零间隙密封（磨损量自动补偿）；（4）具有防气功能：强开强闭；（5）耐腐蚀：非金属密封材料具有良好的耐腐蚀性能；（6）强开强闭：用于>45°以上大斜度井段采油。

3 现场应用

浮环泵现场应用于因严重出砂、频繁检泵无法正常生产的油井，可明显延长检泵周期；应用水平井可以解决水平井在大井斜段油液举升问题。2011至2013年浮环泵在锦采应用63井次。其中水平井主要为了解决油液举升问题，水平井采油应用20井次，累增油3585吨，有效率100%。排砂采油43井次，有效井39口，有效率90.7%，累增油7532吨，节省作业费用207.5万元，平均延长检泵周期95天。

4 经济效益分析

2011至2013年浮环泵在锦采应用63井次，投入57.96万元，累增油11117吨，减少检泵83井次，创经济效益164.65万元。

5 结束语

5.1 浮环泵采油技术具有广泛的适用范围，可以适用于出砂油井、大斜度井、蒸汽驱井等多种类型的油井。

5.2 浮环泵具有强制携砂能力，适应油井含砂粒径及含砂量范围广，只要不砂埋，在任意油井出砂粒径及含砂量情况下均可正常生产。

5.3 浮环泵措施后泵效明显提高。

5.4 浮环泵改进后应用于水平井采油，效果良好。