[發明專利]管式抽油泵系統及其抽油工藝

無效

• 申請號: 201110404975.7
• 申請日: 2011-11-28
• 公開（公告）號: CN103133307A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 潘美林
• 申請（專利權）人: 潘美林
• 主分類號: F04B47/00
• 分類號: F04B47/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種管式抽油泵系統及其抽油工藝。

背景技術

抽油泵系統已有100多年的歷史，隨著石油工業的迅速發展，抽油泵已經由簡單的襯套泵發展成泵效高、節能以及適應不同需要的多功能抽油泵。

20世紀以前，國內外抽油泵技術發展緩慢，到20世紀中葉才開始研究整筒抽油泵，與襯套式抽油泵同時生產。關于抽油泵在技術上有爭論的兩大問題：一是整筒式抽油泵好，還是襯套式抽油泵好；二是柱塞上是有防砂槽好，還是無防砂槽好。直到20世紀80年代，由于整筒抽油泵顯著提高了泵效，一般比襯套式抽油泵約提高10％，延長了柱塞泵筒副的使用壽命，并可節約40％左右的優質鋼材，逐步取代了襯套式抽油泵，美國API有關抽油泵的規模中已淘汰了襯套式抽油泵，這是近年來抽油泵主要的技術進步之一。

為了適應采油工藝的需要，已陸續開發出各種特殊類型的抽油泵，如適用于大排液量的雙作用泵；適用于高油氣比的兩級壓縮抽油泵和機械啟閉閥抽油泵等防氣泵；適用于抽稠油的流線型抽油泵和液壓反饋泵；適用于出砂井的自潤滑式防砂泵，伸縮式三管放砂泵和防砂卡泵等防砂泵；適用于深井抽油的過橋泵；適用于斜井抽油的斜井深井泵；適用于過泵測試或加熱的空心泵，為減小沉沒度的有桿射流增壓泵等。為了延長抽油泵使用壽命，在改進抽油泵零部件方面，主要采取提高泵筒柱塞副的耐久性和閥組的可靠性。

泵筒采用了多種原材料和熱處理工藝，除滲氮外，發展了碳、氦共滲以及鍍硬鉻工藝。柱塞除采用鍍硬鉻工藝外，還發展了噴焊鎳基合金和噴涂陶瓷等工藝。值得注意的是，為了提高泵筒-柱塞副的耐久性，要根據油井的特點合理匹配泵筒和柱塞的材料，如在高礦化度介質中泵筒采用鍍硬鉻工藝較好，而柱塞也采用鍍硬鉻效果并不理想。為了提高閥組可靠性和抗防腐性，常用高碳鉻不銹鋼和鑄鈷等材料替代一般的不銹鋼。

在油田開采中后期的油井或動液面低的油井，特別是高氣液比的油井，氣體是影響抽油泵泵效的主要因素之一。抽油泵在抽汲過程中，泵腔(泵筒內游動閥與固定閥之間的部分)內存在游離氣、溶解氣。

泵上沖程時，若泵腔內的壓力低于氣體溶于液體的飽和壓力，溶于液體中的氣體就會從液體中游離出來。這些氣體占據泵腔的一定體積，導致泵的充滿度降低，進而引起泵效下降。

泵下沖程時，泵腔內氣液兩相流體被壓縮，直到泵腔內壓力大于游動閥上部的壓力時，游動閥才打開，將泵腔內的原油排出。含氣油井中的抽油泵閥球一般都會開啟滯后，當在泵腔內的氣體所占據的體積足夠大時，不但下沖程時游動閥打不開，甚至上沖程時固定閥也有可能打不開，整個上、下沖程中只是腔內氣體在膨脹和壓縮，而沒有液體舉升，此時抽油泵出現“氣鎖”現象，無法正常工作。“氣鎖”時還常會發生“液壓沖擊”，造成有桿抽油系統的振動，加速其損壞。

針對高油氣比油藏在采用有桿泵采油技術過程中，游離氣和溶解氣影響抽油泵閥的開啟而使采油裝置泵效過低以至于產生“氣鎖”等問題，國內外皆進行了較多的研究，采取了相應的對策，亦獲得了相應的成果。

國內外油田采取的技術主要從減少進泵液體中的含氣比和降低進泵游離氣對泵閥開啟的影響兩個方面進行。前者主要由增大沉沒度，降低沖次和采用各種氣錨和適時放掉套管氣來實現；而后者則靠加大沖程長度，減少余隙容積及采用特殊結構的防氣抽油泵來達到。這其中的主要差別在于防氣抽油泵的防氣原理不同，如采用減小開啟壓差的防氣鎖游動閥，采用環形閥或機械強制開啟的游動閥以減小游離氣對游動閥開啟的影響；采用氣液置換的防氣泵或采用兩級壓縮的抽油泵則是降低壓縮腔內的油氣比來提高泵效。所以上述防氣泵皆是在普通抽油泵基礎上對閥體或腔體進行了一些改進，或增添特種結構而成的新型防氣泵。上述改進皆有一定效果，能較好的防止“氣鎖”，提高泵效。但加工難度大，壽命不易提高，且使用時增加了操作難度。

在高氣液比油井中，氣體對泵效的影響十分嚴重。這些氣體占據泵腔的部分體積，會降低泵腔內的充滿度，導致抽油泵閥球開啟滯后，甚至出現“氣鎖”現象。“氣鎖”時還會發生“液壓沖擊”，造成有桿抽油系統的振動，加速其損壞。結果造成抽油機井頻繁作業，使檢泵周期縮短，開發成本增加。因此研究泵效高、壽命長、使用和維護方便的新型防氣泵具有一定的理論意義和實用價值，將創造極大的經濟效益。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種管式抽油泵系統，該管式抽油泵系統結構簡單、成本低，在相同的油管直徑內允許下入的泵徑較桿式泵大，因而排量較大，適合于下泵深度大、產量較小的油井。

本發明的另一目的在于提供了一種基于上述管式抽油泵系統的抽油工藝。