1、孤岛油田出砂造成抽油泵失效分析及治理措施摘要：本文针对孤岛油田抽油泵免修期短的问题，通过采取生产过程分析和现场描述相结合的办法，对油井出砂对抽油泵的机理，从管柱沉砂、抽油泵结构、油井井况和产出液介质四个方面进行分析，采取了系列防砂治砂、上提油井泵挂和推广应用新型抽油泵等措施，取得了较好的效果。 关键词：孤岛油田 出砂 抽油泵失效 机理分析 治理措施 孤岛油田是一个典型的疏松砂岩稠油油藏，埋藏深度 1120 至 1350米，地层胶结疏松，出砂严重。随着孤岛油田步入高含水的开发期，目前有 60%的油井出砂，含砂量大于 1.0的油井占 4.5%，油井的普遍出砂使抽油泵的工况环境进一步恶化。 一、失效
2、原因分析 （1）砂粒在管柱内的沉降 目前孤岛油田的综合含水已高达 96%以上，油井的含砂量基本上大于0.3，含砂量最高的达到 10以上。由于原油的粘度远远大于地层水的粘度，而在相同的流速下，不同介质的携砂能力与介质的粘度呈正比1，所以地层油的携砂能力要大于地层水的携砂能力。当井液进入抽油泵后，由于活塞的抽吸作用以及抽油杆与油管的相互运动，使得地层水与地层油充分混合，大的油滴变成小油滴分散在地层水中，因此地层油中的砂粒混合在地层水中，由于地层水的携砂能力差，部分砂粒会在重力作用下下沉。 其次，由于抽油杆与油管的相对运动，从管流的流体力学特性分析，由于粘性流体附面层的影响，在抽油杆上行时，靠近油管
3、壁的流体必然粘附在管壁上，流速为零，靠近抽油杆的流体速度与抽油杆运动速度相同（见图 1） 。在抽油杆下行时，靠近油管壁的流速为零，而与抽油杆接触的流体与抽油杆的下行速度相同（见图 2） 。因此井液在油管中运移速度从纵向上和径向上都是变速运动，砂粒会在井液低速时沉降，部分砂粒也会沿着井壁的低速区沉降到抽油泵。特别是在油井停产时，砂粒快速沉降，严重时会造成卡泵和砂埋。 （2）抽油泵结构的因素 普通抽油泵在结构上没有任何挡砂措施，而且柱塞端部有 0.5?的锥面，抽油泵在往复运动过程中，使得砂粒直接沉降到柱塞与泵筒间隙中，而且抽油泵柱塞上的防砂槽只具备挡砂和刮砂性能，对防砂槽沉砂的清除没有考虑，在防砂
4、槽存砂后，同样会造成活塞衬套磨损。 （3）井身结构和地层能量下降加剧了磨损 通过对油井井身轨迹资料的研究，油井随着井身的加深，与井口的同心度变差，特别是在 500 米以下，井身轨迹呈螺旋向下。孤岛油田的动液面一般在 700 米以下，有杆泵平均泵挂为 1200 米左右。由于抽油泵所处位置径向偏差增大，使得抽油泵在油井中呈倾斜状态，沿着井身轨迹呈一定的角度，使得抽油泵在抽吸过程中，偏磨现象加重。 （4）磨损和腐蚀双重作用，造成抽油泵失效 孤岛油田步入开发后期，抽油泵在高含水环境下，润滑介质变差，采出水直接与抽油泵表面接触。经统计油井矿场化验资料统计，油井的矿化度在 10000-30000mg/l，
5、对孤岛东区馆 3-4 单元 110 口井统计，PH值小于 7 的油井占 34%。通过对油井生产过程跟踪分析，在相同的生产参数下，含砂量和矿化度与抽油泵的泵效有着直接的关系。低矿化度、低含砂的油井高泵效期较长，而且泵效下降缓慢。高矿化度和高含砂的油井高泵效期较短，而且高泵效期过后，泵效下降比较快。 二、治理措施及效果 （1）防砂治砂配套技术的应用评价 稳定剂、抑砂剂的应用 在矿场应用过程中，稳定剂和抑砂剂主要应用于出砂不很严重，但是由于含砂量较高，造成抽油泵生产周期短的油井。通过对现场应用的620 井次稳定剂和 240 井次抑砂剂数据对比分析（见表 1） ，取得了较好的效果。 泵下挡砂器的应用
6、为降低采出液的含砂量，在管柱优化方面，通过在抽油泵下加装泵下挡砂器， ，降低进泵液体含砂量，减轻砂对抽油泵磨损。通过对现场应用的 15 口井进行分析，含砂量由应用前的 0.9416降低到 0.5207。该装置可以有效的延长抽油泵的高泵效生产期，而且从二次作业的 2 口井现场描述发现，尾管中有 20 米的沉砂，说明起到了明显的滤砂作用。 确定合理的采液强度 在油井的生产过程中，通过对油井采液强度和含砂量的历史数据进行拟合，可以得出含砂量与采液强度的变化规律，从而确定合理的采液强度。 （2）恢复地层能量，严格控制油井沉没度 在搞清油井供液能力的前提下，降低油井泵挂，可节约投入。改善抽油泵工况的另一
7、项有效途径，是严格控制油井沉没度。目前孤岛油田油井的平均沉没度为 522.2 米。通过对油井合理沉没度的研究分析表明，含水大于 90%，沉没度 250 米，含水小于 90%，沉没度 400 米即可满足油井生产要求。 （3）推广应用新型抽油泵，提高抽油泵可靠性 为提高抽油泵抗砂能力，推广应用了改进泵、防砂卡泵和等径泵，主要应用于由于磨损而造成免修期短的油井。改进泵在结构上，将游动凡尔移到活塞的下端，可避免凡尔球撞击凡尔罩。在活塞的两端加高硬度弹性刮砂装置，直径大于泵筒内径，在弹力和液柱压力的作用下，弹性斜片紧贴在泵筒内壁上，活塞往复运动时将砂子被斜片刮下由井液带走，提高抽油泵的可靠性。通过现场
8、10 口井对比分析，平均免修期延长98 天。防砂卡泵有动筒式和长柱塞式两种，利用环空沉砂原理，防止砂卡泵，减轻泵的磨损。通过对比 79 口防砂卡泵，平均免修期由 187 天延长到 246 天。9 口等径柱塞泵免修期延长了 37 天，而且具有高泵效期长的特点。 三、结论与认识 （1）油井含砂量和矿化度越高，抽油泵的高泵效期越短，而且泵效下降越快； （2）有杆泵在生产过程中，必然会有部分砂粒沉降到抽油泵上，使抽油泵磨损。通过一系列防砂工艺，可以降低油井的含砂量，延长抽油泵的高泵效期； （3）油井井况的复杂变化，是造成抽油泵失效的重要因素，通过恢复地层能量，严格控制油井沉没度，可有效改善油井工况； （4）高含砂、强腐蚀是造成抽油泵短命的重要因素，通过应用新型抽油泵，可提高油井的泵效，延长油井免修期，降低油井的维护费用。
