井下串联抽稠油泵研究

　　井下串联抽稠油泵研究王璐，付丽，马贵阳（辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺113001）工作原理，对弹簧、悬点载荷、泵排量等工作参数展开分析，并进行了可行性论证。该泵在上冲程时从油管掺入降粘液，并吸入地层产出液；在下冲程时将二者混合并通过油套环空举升至地面。该泵实现了柱塞下掺液，避免了砂磨柱塞现象以及泵上掺液不能降低原油进泵粘度的问题。该泵原理可行，工艺容易实现，成本低，可广泛应用于稠油举升。

　　稠油油藏原油粘度高、流动性差，不但开采难度大，而且投入高。对于可以流入井筒，但在油藏自身的压力和温度下，难以被举升至地面的原油，长期以来采取电加热采油、螺杆泵采油、泵上掺液采油、热流体循环采油11，21等技术进行开采。这些技术虽取得了一定的效果，但仍存在投入高，管理困难等问题。为此笔者设计一种串联抽稠油泵。

　　1井下串联抽稠油泵结构及工作原理井下掺液抽稠油泵由泵筒总成、柱塞总成和固定阀总成三大部分组成，其中泵筒总成包括上、下泵筒及接头；柱塞总成包括上、下柱塞，上、下滑阀及空心连杆等；固定阀总成包括吸入阀、排出阀等。

　　抽油泵的工作原理如图i所示。柱塞上行时，由于上柱塞截面积大于下柱塞面积，中泵腔容积变大压力降低。滑阀在其两端压差的作用下打开，掺入的降粘液从上泵腔进入中泵腔内。同时，进油阀在泵筒内外压差作用下打开，吸入稠油，出油阀复位关闭。柱塞下行时，中泵腔体积减小，压力迅速增大，上滑阀关闭，下滑阀在其两端压差作用下打开，掺入液进入下泵腔，与稠油在此混合，终由出油阀排出到油套环空，流向地面。

　　2弹簧受力分析为了保证该泵的正常工作，要求在上冲程过程中上滑阀开启，下滑阀关闭；在下冲程过程中上滑阀关闭，下滑阀开启。因此，弹簧应满足的条件为（1）上冲程?上滑阀打开时上滑阀弹簧的弹力，N；F2?下滑阀关闭时下滑阀弹簧的弹力，N；王璐，等：井下串联抽稠油泵研究Pi?上泵腔压力，Pa；乃一中泵腔压力，Pa；为下泵腔压力，Pa；Ai?上滑阀截面积，m2；▲2?下滑阀截面积，m2.井下串联抽稠油泵工作原理1-掺入液；2-上柱塞；3-抽油杆；4-上泵腔；5-套管；6-上滑阀；7-上泵筒；8-上滑阀弹簧；9-空心连杆；10-中泵腔；11-接头；12-下柱塞；13-下泵筒；14-下滑阀；15-下柱塞弹簧；16-下泵腔；17-排出阀；18-封隔器；19-吸入阀（2）下冲程F2'?下滑阀开启时下滑阀弹簧的弹力，N. 3抽油杆载荷计算及泵的可行性论证上冲程悬点大载荷为W，?抽油杆重力，N；Wc?活塞上掺入液液柱载荷，N；Wm?抽油杆引起的大惯性载荷，N；WCu?掺入液柱引起的大惯性载荷，N；Pt?井口油管掺入压力载荷，N；Fc?掺入液与抽油杆柱的摩檫载荷，N；Pf2?泵入口压力对抽油杆的载荷，N；PAc?上泵腔吸入液对抽油杆的载荷，N.下冲程悬点小载荷为Fc?油管内掺入液柱与油管壁摩檫载荷，N；Fcc?油套环空内混合液柱与油管和套管壁摩檫载荷，N；Pa/?上泵腔吸入液对抽油杆的载荷，N；W?油管套管环形空间中混合液柱载荷，N；Phd?井口回压产生的载荷，N.⑶可行性分析由于该泵为下冲程举升原油，工作原理有别于普通抽油泵，因此有必要对该泵举升方式的可行性进行论证。下冲程时，举升原油的动力主要是上柱塞上方的抽油杆柱和掺入液柱的重量，而阻力主要是油套环空里混合液柱的重量。由于抽油杆的密度远大于油套环空内混合液的密度，因此举升的动力远大于阻力，该泵可以顺利举升原油。

　　4泵排量分析每个冲程的掺入量等于上冲程时上柱塞让出的体积与下柱塞占据的体积之差，其表达式为每个冲程地层产出量等于上冲程时下柱塞让出的体积，其表达式为⑶掺入液对泵效的影响掺入液会使泵效降低，其表达式为5结论（1）该泵从油管掺入降粘液，实现了柱塞下掺液降粘，可降低进泵原油的粘度，适用于原油粘度较大的油井。

　　⑵该泵下冲程通过油套环空举升原油，避免了抽油杆和稠油间的摩擦，减少了系统阻力。地下产出液不进入泵筒与柱塞间隙，减小了砂磨柱塞的可能，对出砂油井的适应性强。

　　⑶下冲程时，作用在柱塞上方的抽油杆和掺入液重量可保证柱塞顺利下行。该举升方法可行，可广泛应用于稠油举升。