液压反馈式抽稠泵抽油系统悬点载荷计算.pdf

第 3 3 卷 第 5期 2 0 1 1 年 9月 石 油 钻 采 工 艺 OI L DRI LL I NG PR0DUCT1 0N TECHN0L0GY V0 l I 33 No ． 5 S e p．2 011 文章 编号 1 0 0 0 7 3 9 3 2 0 1 1 0 50 0 7 6 0 3 液压反馈式抽稠泵抽油系统悬点载荷计算 吴 健 朱 明 曹 光 朋 范 卫 潮 刘 凯 1 ． 辽河油田曙光采油厂， 辽宁盘锦1 2 4 0 1 0 ； 2 ． 中国石 油大学石 油工程教育部重点 实验室 ， 北京1 0 2 2 4 9 摘要 为了论证液压反馈式抽稠泵具有易下行的能力， 在分析该泵的工作原理及受力情况的基础上 ， 建立了液压反馈式抽 稠泵在稠油掺稀生产井中应用时的悬点载荷计算模型， 通过与常规管式泵的载荷计算模型进行对比发现该泵具有易下行的功 能， 并分析 了影响下行的因素。应用该悬点载荷计算模型对稠油掺稀生产井A井的最大、 最小载荷计算结果与现场实测数据 对比发现， 误差均在 1 0 ％ 以内， 证明了该模型的准确性。 关键词掺稀；液压反馈式抽稠泵；抽油系统；悬点载荷；载荷计算 中图分类号 T E 9 文献标识码 A Ca l c ul a t i o n o f po l i s he d r o d l o a d o f hy dr a u l i c f e e d ba c k he a v y o i l p ump i ng s y s t e m WU J i a n ， Z H U Mi n g ， C A 0 G u a n g p e n g ， F A N We i c h a 0 ， L I U K a i 1 ． S h u g u a n g P l a n t o f L i a o h e O i lfi e l d C o ．， P a n 3 i n 1 2 4 0 1 0 ， C h i n a ； 2 ． MOE K e y L a b o r a t o r y D 厂 Pe t r o l e u m E n g i n e e r i n g i n C h i n a U n i v e r s i t y o fP e t r o l e u m， Be ij i n g 1 0 2 2 4 9 ， C h i n a Ab s t r a c t I n o r d e r t o d e mo n s tr a t e t h e e a s y r u n n i n g d o wn a b i l i t y o f h y d r a u l i c f e e d b a c k h e a v y o i l p u m p ， o n the b a s i s o f a n a l y z i n g the o p e r a t i o n a l p r i n c i p l e s a n d s t r e s s s t a t e o f t h i s p u mp ， a p o l i s h e d l o a d c a l c u l a t i n g mo d e l o f t h e p u mp i s e s t a b l i s h e d f o r h e a v y o i l we l l s wi t h h y d r a u l i c f e e d b a c k h e a vy o i l p u mp d u r i n g p r o d u c t i o n mi x e d wi th l i g h t o i l ． By c o mp a r i n g i t wi th the c a l c u l a t i n g mo d e l o f t h e t o m m o n l y u s e d t u b e p u mp ， t h e p e r f o r m a n c e o f e a s y r u n n i n g d o wn for the h y d r a u l i c f e e d b a c k h e a vy o i l p um p i s fo u n d ， a n d the f a c t o r s wh i c h a ffe c t the d o wn s t r o k e a r e a n a l y z e d ． Us i n g t h e m o d e l t o c a l c u l a t e t h e p o l i s h e d r o d l o a d for W e l l A wh i c h i s p r o d u c i n g h e a v y o i l mi x e d wi t h l i g h t o i L the e r r o r s a r e wi t h i n 1 0 ％ c o mp a r e d wi th the fi e l d me a s ure d d a t a ， wh i c h p r o v e d the r e l i a b i l i ty o f t h e mo d e 1 ． Ke y wo r d s b l e n d i n g d i l u t i n g o i l ； h y dr a u l i c f e e d b a c k h e a vy o i 1 p u mp ； o i l p u mp i n g s y s t e m； p o l i s h e d r o d l o a d ； l o a d c a l c u l a t i o n 西部某超稠油油田在应用掺稀降黏工艺生产后 期 ， 随着地层压力的降低油井无法 自喷生产 ， 而稠油 掺稀后的混合液黏度仍然较高， 在该油田使用常规有 杆泵出现过很多问题 ， 因此 ， 适用于稠油掺稀生产井 的抽稠泵应运而生 。 。笔者通过研究液压反馈式抽 稠泵的工作原理 ， 建立抽稠泵抽油系统悬点载荷计算 模型， 与常规管式泵进行对比， 分析该泵的优势， 并用 现场数据进行计算对比， 论证该模型的计算准确性。 l 工作原理及特点 液压反馈 式抽稠 泵包括上 泵筒、 上 柱塞 、 出油 阀、 进油阀、 中心管 、 下泵筒、 下柱塞 。 上冲程过程中， 出油阀受管内液柱压力而关 闭， 上下柱塞之间的环 形腔 内压力降低 ， 进油 阀在沉没压力与泵 内压力之 差的作用下被打开， 环形腔进油， 上柱塞以上油管内 的原油被排出； 下冲程过程中， 进油阀关闭， 承受整 个油管柱油液的重量 ， 形成液压反馈力 ， 帮助抽油杆 下行， 导致环形腔的容积减小， 形成高压腔， 当高压 腔内压力增大到高于柱塞以上液柱压力时， 出油阀 被顶开， 泵内原油进入油管内。该泵解决了抽油杆 在稠油井中难于下行的问题， 也提高了泵效， 克服了 球阀滞后关闭现象。 基金项目国家科技重大专项 “ 复杂结构井优化设计与控制关键技术” 编号 2 0 0 9 Z X 0 5 0 0 9 0 0 5 资助。 作者简介吴健， 1 9 8 1 年生。2 0 0 5 年毕业于西南石油学院石油工程专业， 现从事油气田开发生产工作， 助理工程师。电话 0 4 2 7 7 8 7 0 9 2 9 。 E ma i l wu j i a n 0 2 8 1 2 6 ．t o m。联 系人 朱明， 电话 0 1 0 8 9 7 3 4 3 3 8 。 7 8 石油钻采工艺2 0 1 1年 9月 第 3 3卷 第 5期 rm _ P 下冲程 的悬点静载荷为 1 0 4 结论 rm i 1 1 式 9 减式 1 1 ， 假定 L h ， P c 忽略不计， 得 r V m - W 。 n 一--[ p 一 p 1 g p l g d ] 1 2 因为P mP ， 可知式 1 2 大于零， 即 W m i rm i ，可见下 冲程 中液压反馈式抽稠泵悬点载荷大于普 通管式泵 的悬点载荷 ， 由此可验证液压反馈式抽稠 泵与普通管式泵相比具有易下行功能。在正常生产 时， 稀稠比越小， 混合油密度与稀油密度差距越大， 下行更容易； 动液面深度值越大， 沉没度越小， 下行 更容易。 3 ． 2 实例计算 以A井为例， 该井生产参数如表 1 所示 ， 该井下 泵深度为 2 6 0 0 m， 抽油杆柱设 计为三级杆柱组合 ， 三级杆柱 自上而下分别为直径 2 5 1T I 1 T I 、 2 2 mm 和 1 9 mm 的 H级钢质抽油杆 ， 各级杆长度分别 为 5 8 4 m、 1 1 8 0 m、 7 9 8 m， 最下面用 了 2 2 mm 的加重杆 1 6 m。 表 1 A井生产参数 参数 数值 参数 数值 产液量 ／ m3 d - 5 0 ． 7 动液面 ／ m 7 9 6 含 水率 ／ ％0 泵径 ／ mm 7 0 ／ 4 4 混合油密度 儋 c m 3 0 ． 9 5 冲程 ／ m 5 稀 油密度 ／ g c m- 0 ． 8 8 冲次 ／ 次 mi n 3 套压 ／ MP a 0 油管 内径 ／ mm 7 6 利用液压反馈式抽稠泵抽油系统悬点载荷计算 模 型对 已经用该泵生产的 A井进行载荷预测计算 ， 与现场实测数据进行对 比， 结果如表 2所示。从表 中可以看出， 两者最大悬点载荷值之差为 3 ．2 k N， 最 小悬点载荷值之差为 3 ． 6 k N， 最大载荷和最小载荷 的误差率均小于 1 0 ％， 从而证明了该计算模型的准 确性 。 表 2 模型计算载荷值与实际测量载荷值对比 1 通过详细分析液压反馈式抽稠泵在稠油掺稀 生产井中的工作原理及柱塞受力情况 ， 认 为该泵 的 结构特点能帮助抽油杆在稠油井中下行， 能提高泵 效， 并克服球阀滞后关闭现象。 2 建立了液压反馈式抽稠泵抽油系统最大、 最 小悬点载荷计算模型， 利用该模型计算得出的悬点 最大和最小载荷值与实测结果对 比发现误差较小 ， 说 明该计算模 型满足现场需要 ， 对 稠油掺稀生产井 应用液压反馈式抽稠泵具有一定的指导意义 。 3 通过分析对比液压反馈式抽稠泵与常规管式 泵的悬点载荷计算模型， 论证了液压反馈式抽稠泵 在稠油掺稀生产井中易下行的能力， 稀稠比和动液 面是影响下行的重要 因素。 参考文献 [ 1 ] 王华， 周艳平， 崔文花， 等 ． 管式泵采油工艺的分析和改 进 [ J ]． 油气田地面工程， 2 0 0 5 ， 2 4 6 2 8 2 9 ． [ 2 ] 马德 昌． 抽稠泵在塔河油田高粘原油开采中的应用[ J ] ． 石油钻探技 术 ， 2 0 0 3 ， 3 1 3 5 0 ． 5 1 ． [ 3] 张文生， 郑晓志， 杨顺辉 ． 塔河油田6区特稠油举升方 式适应性分析及配套工艺 [ J ]． 石油钻探技术， 2 0 0 3 ， 3 1 4 6 2 6 3 ． [ 4] 陈凌 ． 串联式抽稠泵开采塔河油田超稠 油 [ J ]． 西部 探矿工程 ， 2 0 0 4 ， 1 0 2 1 1 7 6 7 8 ． [ 5] 杨顺辉 ． 超深井中高粘重质原油有杆泵开采及配套工 艺技术研究 [ J ]． 钻采工艺， 2 0 0 4 ， 2 7 6 4 5 ． 4 6 ． [ 6] 郝增贤， 李民乐， 郑培峰 ， 等 ． 抽稠泵在稠油开采中的应 用 [ J ]． 油气井测试， 2 0 0 9 ， 1 8 5 5 l 一 5 2 ． [ 7] 张继红， 刘珂君， 张楠， 等 ． 侧流式减载深抽泵抽油系统 悬点载荷计算 [ J ]． 石油钻采工艺， 2 0 1 0 ， 3 2 3 5 5 ． 5 9 ． [ 8] 张琪 ． 采油工程原理与设计 [ M]． 山东东营石油大 学出版社 ， 2 0 0 0 1 0 4 ． 1 1 0 ． [ 9] 李颖川 ． 采 油工程 [ M]． 北京石油 工业 出版社， 20 0295 ． 9 7． 收稿 日期2 0 1 1 ． 0 8 ． 1 0 [ 编辑付丽霞 ]