深抽举升工艺配套研究与应用

李金斌 贺志峰 刘浩 王浩承 沈继军

江苏油田采油一厂 沙埝采油管理区 副经理

江苏油田采油一厂 沙埝采油管理区 技术员

江苏油田采油一厂 工艺研究所 工程师

江苏油田采油一厂 兴化采油管理区

摘要：

随着油田开发的深入，近年来发现的低致密油藏具有埋层深、能量低、渗透性差等特点。常规开发工艺中使用的抽油泵无法适应其对泵挂深度的要求（常规抽油泵一般适用泵挂深度在2500米以内）。在深泵挂的情况下，容易出现泵漏失量增加、阀副损坏、阀罩断裂等问题。针对以上问题研制一种深井泵，采取配套举升工艺，能够大幅度延长检泵周期。

关键词：深井泵 耐高温井下工具 检泵周期 举升工艺

前言：对于埋层深、能量低、渗透性差的低渗、致密油藏，需要使用深泵挂开采，普通抽油泵无法满足正常的生产需要，造成检泵周期短，作业成本高。为此研制深井泵并采取配套工艺，满足油田生产需要。

1. 油田现状

随着油田开发的深入，油井井况日益复杂，对常规泵（特别是小直径抽油泵）生产带来不利影响，以联盟庄、许庄为例，大部分为致密岩性油藏，同时埋深大，接近或超过3000m。

在深泵挂的情况下，容易出现以下问题：

①抽油泵泵筒耐压达不要求、阀球阀座损坏以及柱塞阀罩流道连接筋发生断裂，造成泵寿命短。

②泵筒内外压差大，漏失量大；同时冲程损失大，造成泵效普遍较低；

③杆管偏磨、断裂严重，免修期短；

④悬点载荷大，部分抽油设备接近满负荷运转。

为此开展小泵深抽工艺研究，通过研究分析，研制了深抽泵并研究了一系列深抽泵配套工艺解决以上问题。

2. 配套工艺技术

（一）深井泵选择

由于深度较深，在满足泵深和油井产量的前提下，尽可能选择小泵径、长冲程和低冲次。根据油藏配产情况，考虑小直径泵下入深度大，最大悬点载荷小等优势，深抽泵优选：泵径Φ32mm，冲程4.2-5.1m，冲次3-6次/min。

（二）深井泵的研制

耐高压深井泵：针对常规泵加深后经常出现的柱塞开口阀罩流道连接筋断裂失效、阀副（阀球、阀座）损坏失效、抽油泵零件失效损坏几率增大、泵效降低（一般在30%以下）等系列问题。我们对常规抽油泵做了以下三个方面的改进：

（1）常规过桥泵泵筒上下端都固定在油管上，改进后的深抽泵泵筒下部通过接箍固定，泵筒上部不固定，上部在油管内的井液中悬浮，柱塞上部的泵筒内外液体连通，柱塞上部泵筒内外压差为0，从而不会造成常规抽油泵由于泵筒内胀（2800米泵深情况下常规泵泵柱塞上部筒内外压差最大可达28MPa）所产生的漏失量增加的现象。即该结构能够在加深泵挂的情况下，保证抽油泵的间隙漏失不会有较大增加，且不用增加泵筒壁厚及强度，节约成本。

（2）深抽泵采用氧化锆陶瓷凡尔代替现有的固定凡尔和游动凡尔，该凡尔具有高韧性、高强度、高硬度和高耐磨性，可显著提高抽油泵的稳定性，有效避免因阀副损坏造成的作业维护，大幅延长检泵周期。

（3）重新进行柱塞结构设计，改善了开口阀罩的受力状况，在柱塞开口阀罩内不装阀球，只起液体流通通道作用，不再承受阀球撞击力，改善了柱塞开口阀罩的受力状况。游动凡尔采用双闭式阀罩结构，在柱塞上下部各连一个闭式阀罩，有效的避免了柱塞开口阀罩流道连接筋发生断裂失效。

配套工艺设计

（1）抽油杆优化设计

较深的泵挂对配套的抽油杆组合提出了严格的要求，为延长检泵周期，提高杆组合举升的可靠性，根据井况原油物性的不同选用不同的杆组合：

通过杆组合强度校核可以得出，当应力范围比，在0.87-0.89时，∮25mmD级杆与HY级杆四级组合在Φ32mm×5×6×2500m工作制度下不应超过2500m；

当应力范围比，在0.7-0.75之间时，HY级杆四级组合在Φ32mm×5.1×6×3000m工作制度下可以应对3000m泵深。

以中低孔-特低渗储层花26-18，花深X1-1井为例：

花26-18在工作制度为Φ32mm×5×3×2700时，PL值均在0.7以下，最大最小悬点载荷在分别是97.58KN、59.48KN

花深X1-1井在工作制度为Φ32mm×5×3×3200时，PL值均在0.75左右，最大最小悬点载荷分别是115.21、73.67KN，满足生产要求。

（2）油管组合设计

1．油管选用

油井在实际生产中，油管不仅受到静载荷，而且受到动载荷作用，考虑油管在复杂井下环境下的寿命，直接影响检泵周期，经过对比筛选，优选使用N80油管。在系数N=2时，N80平式油管最大下入深度2526m；加厚油管下入深度3394m。为节约成本，考虑油井结蜡和交变载荷影响，我们选用平式+加厚油管组合的方式：

泵挂2400-2600m：Φ73mm N80平式油管

泵挂2700-3000m：Φ73mm N80加厚+平式双级组合油。

根据优化结果，在泵挂较深的20余口井采用上部加厚、下部平式双级组合油管，联3-4井应用了内衬加厚油管。

（3）耐高温井下工具

随着埋深的增加，部分油井原始地层压力较大，地层温度较高，使得井下工具必须耐高温高压。

以徐闻X6为例，根据地层测试资料，徐闻6块流三段储层原始地层压力36.96 MPa，压力系数1.09，地层温度137.1℃，地温梯度3.32 ℃/100m；涠三段储层原始地层压力27.62 MPa，压力系数1.01，地层温度117.6℃，地温梯度3.29 ℃/100m。根据工艺需求该井跨隔开采：跨隔工具均选用耐高温工具：

耐高温桥塞型号：QSB-114-50桥塞（耐温150℃、耐压50MPa）；

耐高温封隔器型号：PT封隔器（耐温150℃、耐压35MPa）

传统防偏磨接箍为尼龙材质，在高温条件下，会发生软化防偏磨失效。针对高温高压深井优选陶瓷抽油杆扶正器。

3、配套举升工艺

优选14型游梁式抽油机在联38-1井、联38-2井、花深X1-1上进行了应用，最大举升载荷达到了12t，优选的16型塔架式抽油机在联38-5井应用，目前最大载荷10t，预计能承受最大载荷16t，为进一步加深泵挂以及深井下泵深抽提供了设备保障。

14型游梁抽油机配套应用

14型游梁机可以进一步提高抽油机承载能力。针对联38-1 、联38-2、花深X1-1井泵深为3000m左右，进行研究应用，提高满足了生产要求。

16型塔式抽油机配套应用

针对联38-5井泵深接近3000m进行引进应用，为满足生产要求进一步加深泵挂，引进应用16型塔式抽油机。技术优势：

①节能：电动机启动电流较小，吨液提升百米有功耗电节电30%以上。②实现冲程冲次无级调节 ，增加泵充满程度 。

深抽泵及配套工艺应用效果分析

目前我厂深抽工艺配套应用19口，生产情况如下表所示：应用最深的油井是,花深X1-1，联38-1井和联38-2井，下泵深度达3200米。花深X1-1井2012年12月26日投产，最大载荷103.1KN，动液面2887米；联38-1井2012年2月25日投产，最大载荷97.3KN，动液面2753米。联38-2井2012年7月1日压裂后投产，生产正常，最大载荷103.4KN，动液面2641米。

总结

1）目前油田小泵深抽井技术主要采用常规举升工艺，存在泵效普遍较低、免修期较短、部分抽油设备接近满负荷运转等问题；

2）研究及应用的14型和16型抽油机能有效地提高承载能力；

3) 优化配套抽油杆组合，最大限度减小悬点载荷，使杆组合在合理的应力范围内正常生产；

3）研究及应用的N80加厚油管能较好提高抗压抗拉强度；

4）研制的深井泵可以有效提高抽油泵抗压抗弯曲性能，同时降低抽油泵漏失；

5）2012年以来该工艺技术共应用20余井次，均未因井下工具故障作业，平均检泵周期250天以上。