關鍵詞：有桿抽油泵
國外新型有桿抽油泵及其特點。即雙管泵和多相泵等抽稠泵，抗沖蝕泵。自旋轉柱塞泵，防砂防氣泵和旋流柱塞泵等防砂泵；連續油管抽油泵。下沖程泵和帶收集柱塞抽油泵等高效抽油泵。文章簡介了這些泵的技術特點。
全世界約有75%的油井是用有桿泵開采的，有桿泵是有桿抽油裝置的最關鍵部分。為了推動有桿泵采油的技術進步和提高其采油的經濟效益，國外石油機械制造商投入了大量的人力和物力，近年來先后研制成功了一系列新型有桿抽油泵，即，雙管泵和多相泵等抽稠泵；抗沖蝕泵、自旋轉柱塞泵、防砂防氣泵和旋流柱塞抽油泵等防砂泵及連續油管抽油泵、下沖程有桿泵和帶收集柱塞抽油泵等高效抽油泵。
1抽稠泵1.1雙管泵111美國Multh泵液面控制公司開發了一種雙管泵，是由一根其中下入抽油桿的動力液管柱和一根生產管柱組成的雙管柱。它有一個裝在抽油桿上的由磨光桿、密封部件和液流轉換頭組成的轉換裝置，可使液流沿生產管柱上行，而這時的動力液管柱是被水、稀油或煤油充滿。因它抽吸的稠油不從桿管間排出，可減少稠油沿桿管環空運動的摩擦力。此外其轉換裝置上還裝有一個固定環形閥，可防止井液中的砂礫進入泵內造成砂卡。其柱塞上方的環形單流閥還可消除氣鎖。如將其轉換裝置改為旁通管，即可由泵入口注入稀釋劑，以抽吸特高粘原油。
目前采用該種雙管泵已可使注蒸汽熱采井增產原油，使早先有桿柱斷脫的冷采井在最高產量下生產，并可抽吸特高粘原油。礦場使用結果表明，該種雙管泵不僅可高效地抽吸稠油，防止泵砂卡和氣鎖，還可大幅度降低光桿負荷。其結果可降低抽油電耗和油井維護成本，大幅度延長油井免修期。
多相泵121美國Quinn泵公司新近開發了一種多相泵。
它是專為抽吸泡沫/含氣液和稠油設計的。該種多相泵取消了常規泵的固定閥和罩，可降低井液進泵阻力，增加入泵流量和完全消除泵的氣鎖，并可抽吸含砂乳化液和稠油。其游動閥總成位于柱塞頂部，剛性密封環和固定閥位于泵筒上方，這樣就可在泵入口產生噴嘴效應，使井液在上沖程時快速進泵。另外，用合成材料制造的固定閥托架上還裝有橡膠刮子和密封環，可有效地密封閥桿和防止抽油時閥桿遇卡。泵在下沖程時，固定閥首先關閉，柱塞繼續下行游動閥開啟，井液進入柱塞上部的泵筒；上沖程時，游動閥關閉，泵筒內所有井液可由打開的固定閥托架進入油管，并被抽吸到地表。
2防砂泵抗沖蝕泵131美國Quinn泵公司開發了一種抗沖蝕泵，由插入式導向罩、鈦硬質合金球/座和頂部控制總成3部分組成。它采用雙層鍍鉻或聚合物柱塞密封，可有效地防止地層微粒和壓裂砂進入泵的柱塞泵筒內。礦場實際使用結果表明，采用它可有效地防止泵磨損、砂卡和漏失，從而可大幅度延長抽油泵在出砂井中的使用壽命和油井免修期，降低油井維護成本。2.自旋轉柱塞泵13美國研制了一種自旋轉柱塞抽油泵，其泵體與柱塞之間為剛性連接，并且其泵體外表面還加工有可經由通道與其內腔連通的螺旋槽。在下沖程時，井內原油可通過上沖程時被堵住的孔進入柱塞，再由柱塞內通道進入泵體最后再經由通道進入螺旋槽。這樣一來，油流的上行分速度就可反過來作用于螺旋槽上緣，對泵體產生一個扭矩，在該扭矩的作用下，泵體和柱塞就可順時針轉動，這時因抽油桿柱是通過旋轉接頭與泵體連接的，柱塞就可在泵筒內自由轉動，柱塞在每一下沖程的順時針轉動，就可使其外圓均勻磨損，并可清除柱塞與泵筒之間的積砂。
采用該種自旋轉柱塞泵，已使美國加里福尼亞中部的一個油田的嚴重出砂油井的維護費用下降了37%油井小修次數下降了51%修泵費用減少了48%.由此可見，它適用于嚴重出砂井，采用它可降低采油成本縮短油井停產時間，延長油井免修期，并可使‘死井“變”活“，增產原油。
2.防氣防砂泵141美國CDI動力裝置公司研制了一種防氣防砂泵，其撈砂工具安裝在兩節泵筒之間，在每個沖程中柱塞都要通過它上下，其沖程和柱塞的長度決定了泵筒的長度和工具的位置。與目前的刮砂柱塞和高壓縮閥罩相比，其防砂效果是最好的。
在泵的下沖程，柱塞在完全通過撈砂工具之前，泵內氣體被截留在柱塞和工具之間，這時油管內的井液可向下進入工具，氣體就可排入其中。上沖程柱塞通過工具時，保留在其中的井液向下充滿泵筒下方，這就進一步減少了其中的氣體，減輕泵的液擊和氣鎖。它的下井成功率很高，目前已在美國一些油田的嚴重出砂井和產氣量大井上應用，均獲得了成功。
2.4旋流柱塞抽油泵15美國Eagle技術革新公司研制了一種可直接安裝在常規柱塞上方的旋流柱塞生產了一種旋流柱塞有桿泵。它可使產液中的砂、砂礫、硫化鐵和其它微粒快速通過泵總成，防止它們聚集在泵筒與柱塞之間。
常規泵的柱塞與泵筒之間允許井液通過，其污物就會在其中聚積。柱塞在上下運動時就會被快速磨損，特別是會在柱塞和泵筒表面產生劃痕。另外由此產生的摩擦力，還會造成抽油機自動停機和桿柱斷裂。該種旋流柱塞有桿泵，可在下行時強制攜帶柱塞與泵筒之間聚集的機雜物，使其通過排出孔進入柱塞中心，在其中與其他井液混合入泵，再被排入油管。在泵的整個上行期間，機雜物均被收集在該種新型柱塞上部的錐形腔內；在泵下行時，它們就會被向上沖洗，通過錐形腔的三翼形內表面進入油管。與此同時，安裝在該種新型柱塞內的軸向帶孔葉片，還可使井液-機雜物不停地旋轉。其結果可使柱塞和泵筒均勻磨損，延長其使用壽命。
3防氣泵141一種可在氣鎖情況下使用的新型有桿泵，其泵筒上部為逐漸增大的錐形。當柱塞上行接近上死點進入該錐形區后，泵的漏失量增加。其結果可均衡柱塞和游動閥上下的壓力，在柱塞下行時泵筒內可立即達到高壓，使游動閥強制打開，這就可從根本上消除泵氣鎖，使其在產氣量大的油井上正常使用。
礦場示功圖測試表明，采用該種新型防氣泵抽油，光桿的最小載荷增大，抽油桿柱的諧振減小，泵上桿柱承受的壓縮載荷降低。由此可見，采用它可從根本上消除泵氣鎖，縮小桿柱的應力范圍。還可消除泵的氣、液擊，減輕泵的桿管磨損，保證氣量大井正常生產。
4高效抽油泵4.1連續油管抽油系統121美國連續油管公司開發了一種包括井下和地面設備的連續油管抽油系統。它用連續油管代替常規抽油桿，將帶有回收錨的空心柱塞泵下入油井的油管柱內，再將其上端通過與出油軟管相連的空心抽油桿同抽油機驢頭連接。這樣一來，就可用連續油管代替抽油桿抽油。因這種抽油系統無井下連接，可消除井下磨損，延長油管的使用壽命，還可根除桿柱斷脫，無須進行打撈作業。又因連續油管直徑比抽油桿大，它與油管間的環空較小，可快速地將井液抽出地表，防止油管結蠟。實際使用表明，它可在1 830m的泵深下，以480m3/d的排量長期正常使用，還特別適用于小井眼井。
4.2下沖程有桿泵14一種下沖程有桿泵，其主要結構特點是即使在下死點，油管內的泵柱塞仍長于泵筒，并且光桿直徑與泵柱塞相同。目前它已被制成管式泵和桿式泵，使用它可以均衡上下沖程時舉升的井液載荷和出油管線壓力，從而可降低桿柱的反向應力。
在上沖程時，游動閥關閉，井液充滿柱塞下方的泵筒，桿柱就舉升等于柱塞直徑的液柱，同時油管內又增加了光桿和柱塞體積，而油管的內容積不變，因此桿柱不承受井口回壓；在下沖程時，柱塞和光桿下行，使油管內容積變化，就可將游動閥和固定閥之間的井液排入油管，這時光桿進入油管內滯流井液的增壓作用可將這一部分井液排出地表，并且井液排出的壓力由桿柱質量提供，可進一步降低下沖程時的輸入功率和桿柱的反向應力。
礦場使用結果表明，它具有最大和最小載荷相等、功率需求和電力消耗低、桿柱故障少、油井免修期長、可抗砂和其他固相磨損優點。
4.3帶收集柱塞有桿泵151俄羅斯研制了一種帶收集柱塞有桿泵，它是將常規光滑柱塞更換為帶有一組剛性密封環的收集型柱塞制成的，其柱塞密封環與柱塞軸線呈偏心地安裝在柱塞外圓周上，并可借助于其下面的彈性元件將它卡緊，因此，它可保證經常性地不靠壓差的密封面接觸，并且在密封環磨損后，彈性元件還可將環頂緊，進行徑向和軸向補償。此外，泵在抽油時，密封環和泵筒之間可自動磨合，可最大限度地堵住柱塞和泵筒之間的井液漏失。由于將密封環裝在彈性元件上，還可降低柱塞泵筒之間的磨損強度，消除柱塞遇卡，延長抽油泵的使用壽命。
該種新型抽油泵在俄羅斯各石油公司的礦場應用結果表明，使用它可將泵效提高至0.61，油井增產12.6%，使用壽命延長1倍。與常規泵相比，它還具有較低的制造和使用成本、可維修性和適應性廣等優點。
5結論與建議上述國外新型高效抽油泵的基本構造、作用原理和礦場使用效果表明，它們都具有提高泵效，可延長油井免修期，使用可靠性高，適應性廣和可降低采油成本等優點。建議國內各有關石油機械研究和制造單位能借鑒這些新型有桿泵的結構和作用原理，綜合這些抽油泵的優點，改進和開發適合我國油田開發條件的有桿抽油泵，以降低采油成本和提高油田開發效果。 |