耐高温防砂抽油泵在汽驱井组中的应用

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1、耐高温防砂抽油泵在汽驱井组中的应用生产线上耐高温防砂抽油泵在汽驱井组中的应用尤洪军，蒋生健，王铁强（中石油辽河油田公司）尤洪军等。耐高温防砂抽油泵在汽驱井组中的应用。钻采工艺，2008抽油泵关键部件易发生腐蚀和高温变形等问题，造成油井泵效低、生产周期短，达不到汽驱生产举升工艺措施要求。针对汽驱开发中存在的问题，开展了适合汽驱生产特种抽油泵的研究、试验和优选工作。在结构设计和材料选择上对抽油泵进行了改进，优选了高温自补偿式携砂泵、柔性金属泵、耐高温陶瓷泵等系列特种抽油泵，满足了汽驱生产工艺措施要求，为稠油蒸汽驱大规模的开发提供

2、了保障。进入井筒后，压力降低，会产生闪蒸现象；当液体吸入泵腔后,压力进一步降低，再次产生闪蒸现象。两次闪蒸，产生大量水蒸汽，大大增加了抽油泵工作时的气锁现象，使抽油泵不能正常工作。3油层出砂严重，普通泵抗卡能力差含油地层长期处于蒸汽冲刷和高温状态，原始地层结构发生改变。同时，汽驱生产要求有较高的采液速度，以降低井底压力加大生产压差，提高汽驱生产效果。生产压差增大，造成蒸汽在油层内的流速增加，高温蒸汽冲刷油层作用增强，容易导致油层中的砂岩颗粒脱落，脱落后的颗粒随流体运移到井筒内，造成油井出砂严重，检泵周期缩短。4区块S含量高，

3、普通泵耐腐蚀效果差齐40区块油藏中含有硫质成分，在汽驱高温高压条件下易生成HS气体，HS的存在导致抽油泵关键部件腐蚀，腐蚀反应速度随温度升高而加快。据有关资料统计，温度每增加10%,化学反应速度大约增加至原来速度的1〜2倍。通常，普通抽油泵的泵筒和柱塞均为常规性处理，存在较多毛细微孔，腐蚀液很容易侵入镀层或喷焊层中，最终使镀层下的基体铁被腐蚀而呈淘空状态，镀层脱落导致卡泵。二、特种抽油泵工艺原理及技术特点针对汽驱开发中存在的上述问题，开展了适合汽驱生产特种抽油泵的研究、试验和优选工作。在抽油泵的结构设计和材料选择上都做了重大

4、改进，优选出了高温自补偿式携砂泵、柔性金属泵、耐高温陶瓷泵等特种抽油泵系列，有效地解决了抽油泵在高温下变形、腐蚀、卡泵、汽锁和泵效低等问题。1高温自补偿式携砂泵11结构组成齐40块是欢喜岭采油厂稠油生产主力区块，自1987年投入开发以来，经过近20年的常规吞吐开采，产量已进入快速递减阶段，常规吞吐方式已不适应该区块稳产增产的需要。为进一步提高采收率，1998年10月在该区块开展了4个井组的蒸汽驱先导试验，2003年又开展7个井组的蒸汽驱扩大试验，2006年底开始全面转入蒸汽驱生产阶段。目前，该区块蒸汽驱先导试验已取得成功，扩

5、大试验正在向好的方向发展，工业化试验已全面进入实施阶段。由于蒸汽驱开采需长时间连续向油层注入高温高压蒸汽，抽油泵在井底工作环境相当复杂，普通抽油泵在生产过程中经常发生砂卡、磨损和腐蚀等现象导致抽油泵泵效迅速下降，使用寿命缩短，造成油井检泵作业频繁，常规有杆泵技术已成为制约汽驱采油技术的瓶颈。一、普通抽油泵在蒸汽驱开发中存在的主要问题及原因分析1油层温度高，普通泵耐高温性能差普通抽油泵的泵筒一般由碳素结构钢制成，表面进行硬化处理，柱塞表面用喷焊鎳基合金或镀珞。由于油层温度较高，普通抽油泵工作部件易发生高温变形。由于材质不同,线

6、性膨胀系数不同，另外，泵筒与柱塞的截面尺寸不同，这样就会使抽油泵的变形方向具有不规则性和非同一性，造成抽油泵运动部件和密封部件无法正常工作，降低了泵效，增加了卡泵几率。2普通泵汽锁现象严重，泵效低地层高温流体进入井筒后，由于压力降低，对应水的饱和温度降低，部分水的显热变成水蒸汽的潜热，急剧汽化，这种现象称为闪蒸。蒸汽驱条件下，地层温度较高，地层流体钻采工艺2008年5月主要由固定柱塞、运动泵筒、金属密封环、分砂分液装置、金属割缝筛管、沉砂尾管等几部分组成。1.2技术原理上冲程时，泵筒随抽油杆向上运动，泵筒上游动凡尔关闭，油井

7、内液体经金属割缝筛管进入到泵筒和柱塞内，柱塞上固定阀尔打开，油井内液体进入泵腔内，实现进油过程。下冲程时，泵筒随抽油杆向下运动，泵筒上游动阀尔打开，柱塞上固定凡尔关闭，泵腔内液体和砂粒进入油管内，实现排油过程1.3技术特点采用固定柱塞运动泵筒式结构，使砂粒不能沉积在泵筒内；柱塞上装有金属密封环实现自动缩放以适应泵筒内径变化，避免高温卡泵；4mm激光割缝，能有效地将大直径砂粒阻挡在泵外；泵内沉砂装置可将小直径砂粒沉降到沉砂管柱中，而不会使砂粒进入活塞和泵筒之间，能够有效避免卡泵；防排砂管柱结构简单，具有泵外挡砂、泵内沉砂，柱塞

8、不易砂卡、砂埋的优点；2柔性金属泵21结构组成柔性金属泵在结构设计上与普通泵完全不同，它市泵筒、密封段、中心杆、压套、浮动阀座、半球、导向块、固定凡尔球、固定凡尔座等几部分组成。柱塞结构釆用软密封的形式，强开强闭，能够有效防止汽锁，同时还具有良好的抗砂性能。22工作原理上冲程时，柱塞固定组