低产油井小泵深抽技术现场应用探讨

崔旭瑶 ,崔鸿儒 ,彭国威

（中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院，山东东营 257001）

摘要：近年来随着油田的产量递减和低渗透油田的大量投入开发,小泵深抽技术对于稳产、控水,挖掘油田生产潜力发挥着重要作用。小泵深抽工艺与油井产能的协调问题,以及由于下泵深度的增加,抽油杆断脱、抽油机超载、系统效率低、下部抽油杆柱和油管柱之间偏磨问题日益严重。小泵深抽井工艺和工况分析,对于降低深抽井的故障率、提高抽汲系统的效率显得尤为重要,充分发挥小泵深抽井的技术特点对于挖掘油井产能、维持低渗、低产能区块的产量具有很大的实际意义，为低产油井小泵深抽提供了技术借鉴。

1 小泵深抽工艺

小泵深抽的特点：泵径小、泵挂深。小泵深抽技术最初有Ф56 mm、下挂深度大于1600 m；Ф44 mm、下挂深度大于1900 m；Ф38 mm、下挂深度大于2200m三种。随着工艺不断改进，小泵深抽技术的泵径已经缩小至Φ28 mm，泵挂深度达到3000m。减小泵径，加深泵挂，可提高抽油泵的沉没度，增大生产压差，提高油井生产效率。

1.1 选井依据

沉没度小于200 m，泵效低于25%，示功图显示供液不足的抽油机井。同时，为保证深抽效果，尽量选择低含水、低产量油井，且50 ℃原油黏度小于300 mPa·s，含砂量小于0.5%。

1.2 工艺要求

在杆柱组合时，将应力-强度干涉模型引入杆柱设计，提出抽油杆当量疲劳分布、当量工作应力分布、疲劳强度可靠度的假设，针对不同油井的地质特点、原油物性，将抽油杆设计由静强度、常规疲劳强度设计引向动强度设计。D 级杆采用三级组合；HY级杆可采用22 mm、19 mm两级组合；井斜时采用内衬油管与双向接箍；依据不同的油井采取必要的防蜡、防腐措施。

（1）泵挂深度的确定。根据油井液体的性质，确定合理的沉没压力，然后依据沉没压力和井底流压确定泵挂深度。（2）抽油泵的选择。理论上柱塞面积与下泵深度的平方成反比，抽油机悬点最大载荷和减速箱最大扭矩都与柱塞面积成正比。当泵挂深度、冲程、冲速一定时，如果所选泵径能使因弹性变形而引起的冲程损失等于光杆冲程的一半，产量即可获得最大值。靠增加泵径来增加产量是有限的，每一泵挂深度都应有一极限泵径。泵径的选择可以在极限泵径的范围内，根据计算的泵径，按靠小不靠大的基本原则，在标准序列中选取。

2 低产井小泵深抽技术现场应用

2.1防偏磨工艺优化

（1）建立了深抽井杆柱受力分析及扶正间距计算数学模型。杆柱设计增加井斜、杆柱受力因素，结合RODSTAR设计软件，优化杆柱组合结构。确定扶正器位置及扶正间距。

（2）优化抽油杆柱防偏磨方案。直井段在磨损位置使用抽油杆扶正器和抗磨损接箍。造斜段采用耐磨衬里油管和双向保护接箍，长稳斜段内采用斜井杆和抗磨接箍结合。泵挂位置避免大斜度、大狗腿度位置，选择平稳段实施。

图1 减载装置示意图

2.2 应用深井抽油泵节能装置

深井抽油泵节能装置置的结构可分为外工作筒和内工作装置两部分。外工作筒是连接在深井泵泵筒上部，外工作筒上部连接油管下入井中。

2.2.1 工作原理

配套装置具体工作原理：只要将外工作筒（5）和深井泵泵筒（7）上部连在一起，上部连接油管（2）下入井中，将拉杆（3）和柱塞（6）连在一起即可。此配套装置安装好后，可以使深井泵形成两个腔室，而达到深井泵的平衡。

工作原理，当抽油机下行时，抽油杆（1）下行，带动拉杆（3）下行，螺旋阀（4）在液柱压力和拉杆摩擦作用下而下行，使螺旋阀和外工作筒（5）阀座而关闭，此时深井泵固定凡尔关闭，柱塞（6）两个游动凡尔打开，使柱塞以下的液体进入柱塞上腔。

当抽油机上行时，抽油杆上行带动拉杆（3）上行，柱塞随之上行，柱塞上腔液体受压缩，柱塞游动凡尔关闭，此时随柱塞上行而上腔的液体受压缩，压力上升，漩流阀（4）打开，使上腔液体通过漩流阀，使液体流速加快，而进入油管，从而达到节能、高效治目的，往返循环将液体提升到井口（图2）。

图2  深井泵示意图

2.2.2 结构特点

该装置从图中看出零件少所以结构简单。它广泛应用于稠油井、稀油井、深井、含气高的油井、含沙井，都有明显的效果。该装置将井外工作筒和上井泵连在一起，随油管下入井中，拉杆和柱塞连在一起下入井中，和下普通深井泵一样，所以下井方便。常规深井泵在抽吸过程中抽油机上行时负荷增加，因为整个抽油杆的重量和油管内液柱的重量都作用在深井泵塞柱上，使负荷增大，增加装置后，液柱重量作用在螺旋阀上，对柱塞起到缓冲作用，使抽油机负荷电流降低8-15％，所以达到节能的目的。由于抽油杆负荷减轻，在负荷电流不变情况下，泵挂加深250-300m。

2.3 初步形成了关键技术、创新点

2020以年以来，经过探索实践，初步建立了一套小泵深抽工艺技术的分析评价方法,对各种参数进行了优化设计,建立了杆柱受力计算与强度评价分析方法,对小泵深抽井为实例进行了计算分析,分别进行了活塞效应分析,抽油杆应力分析、杆柱弯曲分析、油管受力分析、油管弯曲分析以及混合杆柱优化设计等,为小泵深抽井的管柱方案设计提供了参考依据。同时分析了影响泵效的各项主要因素,如冲程损失、气体和充不满影响、余隙体积影响、漏失影响等,建立了以泵效为优化目标的小泵深抽井工艺方案优化方法。形成了小泵深抽工艺选井标准:渗透率较低但还有相当的剩余油储量、有对应水井补充能量、油层较深不出砂、井身轨迹规则、低含水。

3 结论

总之，采用小泵不仅满足低产井的需要，且节能效果良好。2020年以来得到广泛应用，对低产能的井注汽后也采用下入小泵生产，检下泵共采用小泵165 台，节约成本费15万元，采用小泵生产单井1天可节电12KWh，节电成效显著，单井可提高系统效率2.5%。对低产井应用小泵深抽，要把选井作为施工能否成功的前期工程。低产油井在冲程、冲速不变的情况下，利用原有抽油机，在不影响产液量的情况下采用小泵或小泵深抽提高泵效、油井系统效率效果明显。

参考文献

[1]朱军.利用小泵深抽技术进行控油稳油的研究与应用[J].内江科技,2008,(5):120.

[2]李书应，顾文忠，等.小泵深抽技术在低渗油藏中的应用研究 [J].特种油气藏，2006，（13）6：70-73.

作者简介：崔旭瑶，女，1995年6月出生，工程师，从事油田勘探开发研究工作。