超稠油油田种泵应用技术分析

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【摘要】在正常的工作中，由于普通抽油泵的关键部件容易被腐蚀并且在高温的情况下容易变形，致使工作效率低，生产的周期也比较短，不能够满足正常生产所需的工艺措施要求。通过长期的研究、实验，最终发明了适合超稠油生产的特种抽油泵，通过对普通油泵的结构设计和材料选择进行改进，优选后采用了柔性金属泵、耐高温的陶瓷泵、高温自补偿式携砂泵等系列特种抽油泵，这些特种抽油泵更好的满足了生产工艺措施的要求，提高了超稠油的生产规模，对未来超稠油的生产有很大的帮助。

【关键词】普通抽油泵 材料选择 结构设计 特种抽油泵

1 超稠油生产中普通抽油泵存在的问题及原因分析

普通抽油泵在井底工作环境比较复杂，主要是因为超稠油井的蒸汽吞吐周期较短，注汽也较频繁。在生产过程中，由于普通抽油泵经常发生磨损、高温变形和腐蚀等现象的发生，就会使泵的工作效率下降，寿命变短，从而促使油井作业变得更加频繁。通过实际中的研究结果表明，我本人介绍以下造成普通抽油泵在工作时性能变差的几点主要原因：

1.1 普通泵的耐高温性能差

地下油层的高温度是导致普通抽油泵的工作部件发生变形的主要原因。由于泵组成的材质不同，材料的线膨胀系数不同，泵筒部位与柱塞区域的截面尺寸不同，导致了抽油泵的变形方向改变，进一步导致抽油泵的密封部件和运动部件不能正常工作，不仅降低了抽油泵的泵效，而且还能增加卡泵的概率。

1.2 普通泵的抗卡能力差

由于含油地层长期处于高温状态并被蒸汽冲刷，导致了地层的结构发生变化。在生产过程中，泵的压力差和蒸汽在油层内的流速大，对油层的冲刷比较强，就会导致部分砂岩及其它矿物质颗粒脱落，这些颗粒跟着流体一起流入到井筒内，造成砂从油井中出来，导致泵的使用寿命缩短。

1.3 普通泵耐腐蚀性差

超稠油油藏的地层中含硫元素，且硫元素在适宜的条件下与氢元素结合很容易生成硫化氢气体，此气体遇到水呈酸性，使周围的底层也成酸性状态，这种地层对抽油泵的部件有和强烈的腐蚀作用。通常情况下，为了防止泵不易被破坏，都会对普通抽油泵的关键部件进行常规的处理，如镀层或喷焊层等都可以更好的避免部件腐蚀，不过在处理时还有着较多坏处，如有毛孔。地层中的腐蚀液通过毛孔很容易的侵入镀层或喷焊层中，腐蚀部件迫使镀层和喷焊层从部件上脱落下来，致使卡泵，缩短泵的使用寿命。

2 特种抽油泵的工艺原理和技术特点

普通抽油泵的平均寿命基本都在1年之内，这种泵就不能满足大规模工业应用所需的要求。为了更好的对油层开采，有关工作部门就不得不进行研究出更好的抽油泵，研究试验中我们得到了特种抽油泵，此泵在多方面改进了普通抽油泵的不利因素。我们研究的特种抽油泵有柔性金属泵、耐高温的陶瓷泵、高温自补偿式携砂泵等多种，这些抽油泵对泵的高温部件变形、卡泵、泵效低以及腐蚀部件等更方面的问题都有了很好地解决。

2.1 柔性金属泵

2.1.1 结构组成

在结构设计上，柔性金属泵与普通泵一点也不相同，它是由泵筒、导向块、柱塞、凡尔座、中心杆、半球、压套、凡尔球、浮动阀座等组成的。柱塞的结构软密封的，这种结构可以是柱塞强开强闭，不仅能够更好的防止汽锁，还有良好的防砂性能，对卡泵有了很好的控制。

2.1.2 工作原理

在中心杆、半球、导向块等柱塞固定组件向上移动时，半球与浮动阀座相互接触并形成多级密封区域，并利用吸力带动压套、浮动阀座、密封段等浮环组件随之向上移动，密封段与泵筒之间也随之形成抽力，把固定阀打开，井液便流入柱塞的下腔内，进而流出。

在中心杆、半球、导向块等柱塞固定组件向下移动时，压套、浮动阀座、密封段等浮环组件也随之相对上行，半球与浮动阀座分开并形成一同液体通道，同时把固定阀关闭了，柱塞下的井液上行流入油管内。

2.1.3 技术特点

（1）携砂能力强且不卡泵，可以在出砂条件下保持泵的高效；

（2）具有防气功能，强开强闭；

（3）检泵的周期长。

2.2 耐高温的陶瓷泵2.2.1 结构原理

耐高温陶瓷泵的结构组成及工作原理与普通泵差不多，不同点是对耐高温陶瓷泵的材质进行了改进。柱塞工作部分的制造采用了ZTM多元素复合陶瓷材料，这种材料不仅能在低温下保持稳定的性能，在高温下的性能也很稳定，使用这种材料更好的解决了有关部件高温变形导致阀漏失严重和卡泵的缺点。

2.2.2 技术特点

（1）增强了柱塞的强度；

（2）提高了泵的充满系数，降低了泵的进油阻力；

（3）提高泵效，防止漏失以及延长了泵的工作寿命；

（4）改善了部分部件的工作状态，使泵的使用寿命延长。

2.3 高温自补偿式携砂泵

2.3.1 组成部件

由柱塞、泵筒、密封环、分砂分液装置、沉砂尾管、割缝筛管等几部分组成。

2.3.2 技术原理

在上冲程阶段，泵筒随抽油杆向上移动，泵筒上的游动凡尔随之关闭，油井中的液体经过割缝筛管流入泵筒及柱塞内，柱塞上的固定阀尔被打开，泵筒及柱塞内液体流入到泵腔内，这就是进油过程。

在下冲程阶段，泵筒随抽油杆向下移动，泵筒上的游动凡尔随之打开，柱塞上固定凡尔被关闭，泵腔中的砂粒和液体流入油管内，此过程为排油。

2.3.3 技术特点

（1）砂粒随液体进入油管内，防止其沉积在泵筒内；（2）金属密封环的装置，避免高温卡泵；（3）金属割缝筛管有效地阻挡了大直径砂粒；

（4）泵内沉砂装置更好的防止砂粒流入，更加有效避免卡泵；

3 特种抽油泵使用技术效果分析

自从采用特种抽油泵以来，我们的采油工程已经取得了很大的效益，这种特种抽油泵的结构设计简单且合理、对防止砂粒卡泵有了很好的控制、在实际操作中施工简单等特点，达到了对部件的腐蚀性强高温变形等不利特点都有了较大的控制，同时提取的液体增多，更好的适应了超稠油生产的工艺要求，为采油提供了很大的帮助。

4 结论

以上是本人通过所学的知识和实际工作经验对超稠油油田种泵应用技术进行的简要分析。通过特种抽油泵在实际工程中的应用及推广，采用先进的科学技术，解决了诸多技术难题，保证泵的更好工作，提高了泵效，延长了泵的实际使用寿命，满足了超稠油生产时的复杂的工艺要求。

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