抽油泵保护装置的研制及现场应用

    陈刚 孙建勇 崔霞

    【摘要】抽油泵保护装置主要由上接头、外管、内管、橡胶帽和下接头等组成。其主要作用是将抽油井生产中、停井或作业时抽油泵上的锈、垢、泥砂等各类杂物都收集到一个容器内，防止其进入泵筒危害抽油泵，从而提高泵效、延长检泵周期。

    【关键词】抽油泵保护装置；杂物；抽油泵；检泵周期

    一、前言

    滨南采油厂采油二矿位于东营和滨州两市交界处，管理着560口油井和270口水井。随着油田开发的不断深入，目前在有杆抽油泵开采石油过程中，生产周期60天至150天的油井约占20%，维护工作量主要来源于这部分油井。有杆抽油泵是石油开采中的精密部件，工作环境恶劣，如油层产出的泥沙，抽油杆偏磨产生的铁屑，油管、抽油杆因腐蚀产生的水锈、水垢及修井过程中油管、抽油杆带的泥沙、杂物等，在液柱压力的作用下进入泵筒，轻者使泵磨损，降低泵效，缩短生产周期；重者使活塞卡泵，抽油杆拉断，造成油井停产。所以针对这一情况，研制出了“抽油泵保护装置”。该装置的应用，有效提高了抽油井的泵效，延长了检泵周期，取得了好的经济效益和社会效益。

    二、检泵周期短的原因分析

    2013年，滨南采油厂采油二矿油井的检泵周期缩短为107天，造成维护作业大幅增加，严重地影响了抽油井的管理水平和采油矿的开发效果。通过对全矿作业井原因的分类调查显示，开采环境恶劣是影响抽油泵正常工作的主要因素，其中包括：一）开采时地层产出的泥沙进入泵上油管内； 二）油管、抽油杆会因地层液腐蚀生锈、结垢；三）油管、抽油杆因偏磨产生铁屑；四）修井过程中油管、杆带的泥沙等杂物。这些因素会造成抽油泵工作时，杂物落在抽油泵活塞上端，在井内液柱压力作用下进入活塞与泵筒之间，影响泵的正常工作，出现泵漏、卡泵、抽油杆拉断等情况，造成油井减产甚至停产从而缩短生产周期。

    三、抽油泵保护装置的提出

    为了能较好的解决如上问题，改善油井的生产状况，提出了研制抽油泵保护装置。具体方案是由内、外管组成一个环形容器，将抽油井生产中、停井或作业时抽油泵上的锈、垢、泥砂等各类杂物都收集到容器内，防止其进入泵筒危害抽油泵。

    四、抽油泵保护装置的工作原理及结构图

    （一）工作原理：该装置是采用双筒环形空间沉积原理，利用内管上的橡胶帽将油井生产过程中或中途停抽时抽油泵上的锈、垢、泥砂等各类杂物收集到一个内外管环行空间内，防止其进入泵筒影响抽油泵正常生产。

    （二）结构原理：该装置主要由上接头、外管、内管、橡胶帽和下接头等组成。其结构为一个双层钢管，内外管间隙是储存沉积杂物的空间，内管上端装有橡胶做成的锥形帽，锥形帽顶端开口为抽油杆通道，上部割缝是活塞和油流通道。油井生产时杂质落在锥形帽上落入由内外管形成的环形空间并储存。

    五、抽油泵保护装置的试验验证

    根据结构图，捕集器加工好后，进行了现场试验：

    通过实验可以看出，下入捕集器后油井的检泵周期延长了，但是还有个别油井检泵周期较短，如滨156井，检泵周期只有89天。通过对作业起出的抽油泵和捕集器检查和分析研究，发现主要原因在于捕集器的橡胶帽是用普通橡胶材料制成的，时间长了容易坏，再就是橡胶帽顶端有一个20mm的孔，在作业时少量杂物还可落入泵内，对泵造成危害。针对以上调查分析出的问题，对内管上端的锥形橡胶帽进行了改进，橡胶帽改造前有20mm的孔；改造后全封闭，由下至上厚度越来越薄。

    六、抽油泵保护装置的使用效果

    （一）应用情况：该装置自2013年3月开始在全矿推广应用，至2015年3月共使用54井次， 减少作业26井次，检泵周期平均由107天延长至268天，提高了2.5倍。

    （二）经济效益核算：1、一年共实施54口井，单井平均日产油为3.1t/d，减少作业26井次，平均每次作业时间为3d，则累计增产原油为：242t累计增油量*吨油价格=242*（1000-570）=10.4（万元）；2、减少作业26井次，平均每次作业费用为3万元，则共节约作业费用78万元；3、单套装置费用为0.3万元，共投资16.2万元；4、年创经济效益为：10.4+78-16.2=72.2（万元）

    七、结论

    抽油泵保护装置装置经应用后说明，达到了设计要求，延长了检泵周期，提高了泵效，取得了非常好的经济效益和社会效益。具有以下特点：一）结构简单，取材方便，推广性极强。二）锥形橡胶帽使用寿命长，成本低。三）采用双筒环形空间沉积原理，能有效的收集锈、垢、砂等各类杂物。

    参考文献

    [1]机械工程师手册编写组.机械工程师手册.北京：机械工业出版社.2002.01.