井下掺液抽稠油泵研究

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1、井下掺液抽稠油泵研究稠油油藏普遍存在着原油粘度高、流动性差、能量低的问题，致使其开采难度大、投入成本高、采出程度低。特别是一些小断块油田的普通稠油无法形成规模的热力开采，动用程度一直较低。长期以来对这类油藏采取了一系列常规开采技术如电热采油，螺杆泵、环流泵采油和泵上掺液等，均取得了一定的效果，但仍存在投入成本高、管理难度大等问题。针对这一问题，笔者研制一种井下掺液抽稠油泵。1掺液有杆泵举升稠油技术掺液降粘采油工艺可以通过空心杆或油套环空掺入降粘液体掺入方式分为泵上掺、泵下掺和泵内掺1.通过掺入降粘液体能够有效地降低井筒内原油的粘度，使油井可以

2、正常生产。同时，掺液举升方式解决了原油地面集输困难的问题。但是,采用掺液降粘方式降粘需要充足的降粘液体同时还要求以经济效益为目标对该举升方式进行论证和设计。泵上掺液的优点是掺入液不影响泵的有效排量，可实现小泵深下；缺点是不能降低进泵原油的粘度，只能降低杆柱运行阻力，适用于稠油粘度相对较低并可以进泵的油井。泵下掺液与泵上掺液相反，它可以降低进泵原油的粘度，但掺入液及产出液一同经泵吸入、排出，影响泵排量，降低了泵效率。泵下掺入方式适用于原油粘度大、进泵困难、产量低的油井。2井下掺液抽稠油泵的结构及工作原理井下掺液抽稠油泵由不同直径的两台泵串联组成

3、，上下柱塞之间通过空心连接筒连接。稠油泵上冲程的工作原理如所示。在该冲程中柱塞上行，从油管掺入的液体进入上泵腔，由于两柱塞间的环形腔体积迅速增大，压力迅速减小,因而顶阀在其上下压差以及弹簧弹力的作用下打开，底阀关闭，掺入液进入两柱塞的环形腔；由于底阀关闭，掺入液无法继续下行。同时,吸入凡尔在泵筒内外压差作用下打开，吸入稠油，排除凡尔关闭。稠油泵下冲程的工作原理如所示。在下冲程中柱塞下行，两柱塞间的环形腔体积迅速减小，压力迅速增大，顶阀在其上下压差以及弹簧弹力的联合作用下关闭，底阀打开，掺入液进入下泵腔，与稠油在固定阀腔内混合。此时，由于下泵腔

4、压力升高，吸入凡尔关闭，排收穡日期:002011Ad为底阀孔眼截面积，m2；F2为顶阀打开以后(底阀关闭)的弹簧弹九N.泵吸入口压力)因而，因而，式(3)可变为(3)弹簧倔强系数。其表达式为弹簧的形变量，m；AX为顶阀开启时弹簧增加的形变量，n由式(2)及(4)〜(6)可得3弹簧受力分析4抽油杆载荷计算及下行阻力分析a)上冲程最大悬点载34•其表达式为Wmax=Wr为抽油杆重九N；W1为活塞上掺入液液柱载荷，N；Wru为抽油杆引起的最大惯性载荷，N；Wiu为液柱引起的最大惯性载荷，N；WtO为井口油管掺入压力载荷，N；Fri为掺入液体与抽油杆

5、之间的摩擦载荷(增大悬点载荷)，N；Wf2为泵入口压力对抽油杆的载荷(减轻抽油杆载荷)，N；Wm为上泵腔吸入液对抽油杆的载荷(减小悬点载荷)，N.(2)下冲程最小悬点载荷t34.其表达式为W=Wr+Wl—WM—Wlu+Wto()上冲程。在上冲程过程中要求顶阀开启，底，W为悬点最小载荷，N；Fti为混合液液柱与阀关闭。满足的条件为油管及套管之间的摩擦载荷(减小悬点载荷)，N；lAp3Ad+F2・(1)W，m为上泵腔吸入液对抽油杆的载荷(增大悬点载为下冲程井口回压载荷，N.()下行阻力分析。在下冲程过程中，顶阀关闭，底阀打开，这时只有上柱塞在工作

6、，不存在差动效应。下冲程通过上柱塞的作用将油从油套环空中举升至地面，举升的动力为抽油杆重力与上柱塞上方的掺入液重力之和，而阻力主要是油套环空中混合液的重力。因而，只要抽油杆重力与活塞上掺入液重力之和大于油套环空中混合液的重力，就能把混合液举升至地面。由于抽油杆的密度远远大于混合液的密度，若掺入液为水，则其密度也大于混合液的密度，因而只要油管的面积大于或等于油套环空的面积，就能够保证上述条件成立，达到举升的目的。5泵排量分析掺入量。每一冲程中掺入的液体体积等于环形空腔体积，其表达式为Dt为两个柱塞间的空心连杆的直径，m；为活塞冲程(可以用光杆冲

7、程S代排出量。每一冲程中产出的液体体积等于下柱塞让出的体积，其表达式为掺入产岀比。掺入产岀比B表示为B=Vsi/VS2.6结论井下掺液抽稠油泵的原理可行，工艺容易实现,其使用范围广，成本低，适用性强，是一种理想的新型稠油泵。井下掺液抽稠油泵实现了柱塞下掺液，减少了稠油对柱塞运动的阻力，解决了井筒降粘和稠油抽汲问题，且实现了油管内掺液，油套环空出油，避免了抽油杆和稠油间的液体摩擦阻力。地下产出液不进入泵筒与柱塞间间隙，避免了砂磨柱塞延长了泵的使用寿命。井下掺液抽稠油泵可选择正常稀油生产井的产出液作为掺入液，以充分利用该稀油生产井的井口热能和机械

8、能。还可用井筒化学降粘的降粘剂作为掺入液。井下掺液抽稠油泵的连动式凡尔能够保证底阀与顶阀打开与关闭的同步性。此泵的弹簧也可协助顶阀与底阀的打开和关闭。