防砂抽油泵在胜利油田的应用

　　钻采机械防砂抽油泵在胜利油田的应用张端光杜风华2，葛善华1（1胜利石油管理局总机械厂2胜利油田有限公司现河采油厂）和先进的长柱塞、动筒式、等径泵、串联长柱塞等几种防砂抽油泵及其作用机理，分析了抽油泵砂卡的原因，对现场防砂泵的选用和新型防砂泵的设计有一定的指导意义。

　　中国各大油田的油层一般含有以下几种固体颗粒（晶体矿物）石英、长石、粉状石灰石、云母及粘土矿物质。其中石英的硬度高，硬度值一般为HV750~1280；长石的硬度值一般为HV470~600；其他矿物质的硬度值一般小于HV200.而各油田普遍使用的抽油泵的泵筒、柱塞、阀球副的硬度一般在HRC58（HV664）以上。不难看出，造成抽油泵磨损的主要固体颗粒是石英，但各种晶体矿物质均可能造成砂卡、砂埋。在油层中，石英以石英粉砂的形式存在，直径通常在0. 25mm以下。一般将直径为0. 1~0.25mm的石英粉砂称为粗粉砂；直径为0.05~0.10mm的石英粉砂称为细粉砂；直径为0.05mm以下的石英粉砂称为粘土。从勘探、开发所取资料来看，不同地区、不同油层的不同直径的石英砂的比例往往是不同的。

　　公认的抽油泵的磨损、砂卡机理是：由于柱塞端部一般有一个小的锥度或减径部位，在柱塞上部与泵筒之间形成一个楔形，砂粒存在于其间（见）。

　　当柱塞上行时，由于摩擦力的作用，楔间砂粒有进入柱塞、泵筒间隙的要求。若砂粒直径小于配合间隙，则细小砂粒可实现其“要求”，若砂粒直径大于配合间隙，则这些砂粒要么因所受压力超过柱塞或泵筒的表面接触强度而嵌入金属基体内，要么克服摩擦力随柱塞一同运动。

　　近几年，胜利油田各制造及研究部门设计、制造了多种形式的防砂抽油泵，主要有：长柱塞防砂抽油泵、长柱塞防砂防埋抽油泵、动筒式防砂管式抽油泵、动筒式防砂杆式抽油泵、等径泵、串联长柱塞防砂抽油泵等。

　　长柱塞防砂抽油泵和长柱塞防砂防埋抽油泵该类抽油泵的特点是：短泵筒、长柱塞。

　　对于长柱塞泵，由于柱塞一直伸展于短的泵筒外，所以会存在较小（或微小）的如上所言的楔形。这样，长柱塞泵具有较好的防砂磨、防砂卡的作用，该类泵适用于含砂量不大于0.8的油井。长柱塞防砂防埋抽油泵是在长柱塞防砂泵的基础上改进而来的，该泵增加了如所示的防砂总成。当停抽时，管柱内的油静止下来，这样砂子会不断沿沉砂通道下沉至沉砂尾管内，克服因停抽而可能造成的砂埋问题。由于尾管部分在该泵上用作沉砂管，所以该泵的固定阀为侧向进油方式。沉砂尾管的长度一般为60~100m.目前，胜利油田已有200余口井采用上述两种抽油泵，主要分布在东辛、胜采、河口、滨南、现河等采油厂。从现场使用情况来看，该泵作业方便，与常规泵无异，防砂效果明显，各采油厂比较乐于使用。

　　动筒式防砂卡管式抽油泵和动筒式防砂卡杆式抽油泵动筒式防砂卡管式抽油泵和动筒式防砂卡杆式抽油泵的原理示意图（见、）。

　　该类泵的大特点是：柱塞固定，而泵筒做上下往复运动。

　　动筒式抽油泵游动阀在泵筒的上部，柱塞上部所形成的封闭井液容积小，因而工作时，大大减少了砂子在柱塞和泵筒配合间隙的沉积。在停抽时，由于泵筒上部出油阀关闭，砂子也不会沉积在泵内，其沉砂机理与前述相同。该类泵可适用于含砂量不大于1.3的油井。

　　动筒式防砂卡管式抽油泵在作业时要注意以下两点：①下放泵筒接近固定柱塞上部时，要减慢下放速度；②要合理调整防冲距，防止上抽时，泵筒与柱塞脱离。

　　对于动筒式防砂卡杆式抽油泵在作业时要注意其沉砂尾管要加长，因为杆式泵和油管管柱在检泵时往往是不动的；乍业时，要有专门的吊卡。

　　动筒式管式防砂卡抽油泵等径泵（亦名刮砂泵）bookmark1等径泵的特点，是在柱塞的上部有一与柱塞工作直径完全相同的等径环。

　　除上述特点外，其他结构与普通抽油泵大致相同。等径环经过表面强化处理，同柱塞一样具有良好的耐磨、耐蚀性能，其终尺寸是装配后按同柱塞动筒式防砂卡抽油泵已在胜利油田推广40余台，主要分布在胜采、东辛等采油厂。

　　对抽油泵造成的磨损或卡阻是由于楔形空间的存在，等径泵正是消除了这个楔形，不给砂粒提供进入泵筒、柱塞空隙的“机会”，从而起到了“刮砂”的作用。等径泵适用于含砂量1左右的油井。

　　经现场使用证明，等径泵具有刮砂效果明显、产品制造附加成本低、作业方便的特点。

　　在该泵的基础上，还可以增加如前面所述几种泵的防砂装置，起到防砂埋的作用。

　　胜利油田的胜采、河口、东辛、滨南、现河等几个采油厂已经使用该类型泵达4⑴余台。下面是两口井的现场应用情况（见表1、表2、、）表1井号泵型参数泵深含砂动液面含水改进后改进前33181井泵效对比曲线表2井号泵型参数泵深含砂动液面（m）含水普通泵等径泵22N409井泵效对比曲线串联长柱塞防砂抽油泵串联长柱塞防砂抽油泵的原理示意图（见图该泵的工作原理是：下行程时，腔A的体积逐渐变小，内部压力逐渐升高，从而使上阀球、座打开，下阀球、座关闭，腔A内井液进入柱塞上方；上行程时，腔A的体积逐渐变大，内部造成真空度，从而使上阀球、座关闭，下阀球、座打开，井液进入腔A.该串联防砂泵是在长柱塞防砂泵的基础上改进而来的，原泵为侧向进油方式，而该泵为尾管进油，易于连接气锚、砂锚等井下工具。但是，该泵的成品尺寸长，作业复杂，沉砂部分要进行双管作业。

　　因砂卡柱塞而返工作业。提出油管和泵后，发现柱塞被卡死在泵筒中。进行冲砂后，下入串联防砂泵，生产参数与前相同，于2000年6月12日作业开机一次成功。至今正常生产，产量稳定。

　　营45?X3井，在下入串联防砂泵前，由于井下大修试验队进行了两次防砂作业，在一个月内连续作业换泵3次。2000年6月21日下入串联防砂泵进行试验，取得成功，日产液48 t，已累计增油1350 t.至今仍正常生产。

　　从现场使用来看，该型式抽油泵的防砂效果较好，在胜利油田已应用30余口井。

　　串联长柱塞防砂抽油泵上述几种防砂抽油泵，大都采用了陶瓷阀球副，有的采用了串联双阀结构，这样，大大提高了球、座的耐蚀性、耐磨性、抗冲击性，从而提高抽油泵的寿命。

　　以上是近几年来胜利油田已推广使用的几种典型的防砂抽油泵，随着新技术的不断开发，新型防砂抽油泵会不断出现。

　　（编辑：刘英）