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摘 要：本文研究了三类蒸汽驱举升工艺的管柱和原理，重点介绍了三类抽油泵的结构及其规格型号。
关键词：蒸汽驱；举升工艺；多功能泵
前言
蒸汽驱在提高稠油开采效率的同时，也为举升带来了新的难题：举升工具因热变形、腐蚀，油井出砂量增加和出砂、套变的不可预见性，蒸汽入泵导致“气锁”等。蒸汽驱用金属泵可以将进泵的砂源源不断地提携到地面或将不能提携到地面的砂粒储存在不影响机-杆-泵系统工作的空间内。同时，将传统型式的底阀改进为可实现快速关闭和自动清洗的旋流底阀以提高泵 效。为了更好适应蒸汽驱开采方式，在保证抽油泵不变形、耐蚀、防气的前提下，能够高效、低耗、低成本地解决和避免蒸汽驱油井举升砂害，研究多个泵的结构和优势和汽驱井有杆泵过油层深抽技术。
蒸汽驱开采是指由注入井连续向油层注入高温湿蒸汽，加热并驱替原油再由生产井采出的开发方式。其开采过程是连续的，因此汽驱井在生产过程中表现出产出液温度高、含水变化快的特点，部分井套管还伴有大量蒸汽，为解决生产中出现的这些问题，提高举系统效率，完善蒸汽驱举升工艺技术。
一、陶瓷泵
陶瓷泵结构上属于管式泵，主要由泵筒、泵阀、柱塞三部分组成。
同普通抽油泵相比，陶瓷泵在材料选择上和结构设计上具有以下特点：
1、材质
陶瓷泵柱塞采用工业陶瓷新材料-氧化锆作为基体材料，具有耐高温，耐磨，耐腐蚀的特点；柱塞的工作表面呈玻璃态结构，无晶格边界，具有很强的耐腐蚀性能，表面硬度为HRA87以上，室内试验推算，寿命可达普通柱塞的10倍。除此之外，柱塞的热稳定性好，热膨胀系数低。
为了提高泵的整体耐高温耐腐蚀性能，陶瓷泵的所有零件都选用了耐高温材料制成，并且进行了防腐强化处理。
2、结构
固定阀设计为大流道结构，阀体为滴落式阀体结构，设计了导向装置，关闭时导向对中性好，关闭迅速，密封可靠，使启闭性能和密封性能均有较大提高。
游动阀采用了双阀结构，柱塞上的双游动阀，一组采用硬质合金阀，一组采用了陶瓷阀。采用硬质合金阀，是利用其材料比重大，下降速度快的特点来提高出油阀关闭速度；采用陶瓷阀，是利用其耐高温、耐腐蚀和耐磨损的特点，提高泵的工作性能和工作寿命。另外，游动阀的阀罩采用了射流式结构，设计成流线型过渡，使流道的磨阻减到最小，以降低抽油泵的下行阻力。
陶瓷柱塞采取中心管定位，间隔安装减震机构，外加辅助密封面的等径柱塞结构，增强了抗震性能和密封性。
由于该泵采用了大流道的进油结构，而且所有进出油口都采用了射流式流道，减少了进油阻力，提高了泵的充满系数，改善了抽油泵及整个系统的载荷条件。
目前，现场使用的陶瓷泵规格有φ70mm、φ57mm两种，泵型有5m一种。
二、沉砂泵
沉砂泵结构上属于管式泵，主要由内泵筒、外泵筒、储砂筒、柱塞、连杆、挡砂环、助抽器七部分组成（见图4-6），沉砂型抽油泵将井液视为不需“滤砂”的，该泵的设计结构具有以下特点：
（1）设计为双泵筒结构，内泵筒与柱塞配合举升液体。外泵筒是沉砂通道，与储砂筒连接，使管内沉砂落入储砂筒内。
（2）连杆上装有挡砂环，抽油泵工作时，挡砂环落在内泵筒上，当沉砂下落时在挡砂环阻挡作用下，沉砂经内外泵筒间隙落入储砂筒内。
（3）助抽器安装在杆柱上，它的作用是降低双阀工作时的压差，减少泵的漏失和双阀的磨损。
（4）柱塞上下两端有刮砂结构，可以防止砂粒进入活塞与泵筒间隙。
（5）旋流底阀内的快速关闭机构使柱塞到达上死点的瞬间快速关闭球阀，可达到提高泵效的目的；旋流底阀使入泵流体处于旋进状态，入泵流体将对固定和游动凡尔系统进行冲洗，防止凡尔结垢。
另外，储砂空间可根据井身参数和出砂情况自行设置。目前现场使用的沉砂泵主要有两类：长效抗卡抽油泵和多功能抽油泵。
三、浮环泵
浮环泵结构上属于管式泵，主要由泵筒、浮环总成、浮环架三部分组成（见图4-7）。采用浮环式结构具有以下特点：
（1）浮环采用特殊非金属密封材料，具有适当的塑性，同时具有良好的耐高温、耐磨和耐腐蚀性能。当固体颗粒进入软—硬摩擦间隙后可被非金属材料包容，形成良性摩擦机理。同时软密封采用浮环结构设计与非金属材料性能相配合，以弹性非金属元件补偿金属元件的弹性欠缺，密封环、泵筒的磨损量可在液力作用下自动补偿，热膨胀量可由弹性元件的退让解决，避免热卡。
（2）采用软硬摩擦副，取消普通抽油泵硬对硬滑动摩擦副，允许固体颗粒进入泵内任何空间，且密封结构采用液力自紧密封，可以实现理论上的零间隙密封。
（3）以相互完全独立的多级浮环密封结构代替传统的柱塞结构，浮环强开强闭，具有一定的防汽锁性能。
目前，現场使用的浮环泵规格有φ70mm、φ57mm、φ44mm三种，泵型有3m、5m两种。
四、结论
蒸汽驱举升工艺是蒸汽驱开采技术的关键之一，决定了蒸汽驱开发的成败，陶瓷泵，沉砂泵，浮环泵取得了长期有效的应用。
参考文献
[1]张红霞.（2012）.辽河油田蒸汽驱配套技术及下步攻关方向. 内蒙古石油化工（22）.
[2]孙福群，& 曲明艺.（2013）.蒸汽驱用金属泵在锦45块的应用. 中国化工贸易（7），326-326.
[3]梁兴.（2009）.蒸汽驱抽油泵. 石油科技论坛， 28（5）.
作者简介：
姜红梅，出生于1969年7月，1987年4月参加工作，2005年毕业于沈阳师范大学，现从事井下工具检测和中间试验工作。
关键词：蒸汽驱；举升工艺；多功能泵
前言
蒸汽驱在提高稠油开采效率的同时，也为举升带来了新的难题：举升工具因热变形、腐蚀，油井出砂量增加和出砂、套变的不可预见性，蒸汽入泵导致“气锁”等。蒸汽驱用金属泵可以将进泵的砂源源不断地提携到地面或将不能提携到地面的砂粒储存在不影响机-杆-泵系统工作的空间内。同时，将传统型式的底阀改进为可实现快速关闭和自动清洗的旋流底阀以提高泵 效。为了更好适应蒸汽驱开采方式，在保证抽油泵不变形、耐蚀、防气的前提下，能够高效、低耗、低成本地解决和避免蒸汽驱油井举升砂害，研究多个泵的结构和优势和汽驱井有杆泵过油层深抽技术。
蒸汽驱开采是指由注入井连续向油层注入高温湿蒸汽，加热并驱替原油再由生产井采出的开发方式。其开采过程是连续的，因此汽驱井在生产过程中表现出产出液温度高、含水变化快的特点，部分井套管还伴有大量蒸汽，为解决生产中出现的这些问题，提高举系统效率，完善蒸汽驱举升工艺技术。
一、陶瓷泵
陶瓷泵结构上属于管式泵，主要由泵筒、泵阀、柱塞三部分组成。
同普通抽油泵相比，陶瓷泵在材料选择上和结构设计上具有以下特点：
1、材质
陶瓷泵柱塞采用工业陶瓷新材料-氧化锆作为基体材料，具有耐高温，耐磨，耐腐蚀的特点；柱塞的工作表面呈玻璃态结构，无晶格边界，具有很强的耐腐蚀性能，表面硬度为HRA87以上，室内试验推算，寿命可达普通柱塞的10倍。除此之外，柱塞的热稳定性好，热膨胀系数低。
为了提高泵的整体耐高温耐腐蚀性能，陶瓷泵的所有零件都选用了耐高温材料制成，并且进行了防腐强化处理。
2、结构
固定阀设计为大流道结构，阀体为滴落式阀体结构，设计了导向装置，关闭时导向对中性好，关闭迅速，密封可靠，使启闭性能和密封性能均有较大提高。
游动阀采用了双阀结构，柱塞上的双游动阀，一组采用硬质合金阀，一组采用了陶瓷阀。采用硬质合金阀，是利用其材料比重大，下降速度快的特点来提高出油阀关闭速度；采用陶瓷阀，是利用其耐高温、耐腐蚀和耐磨损的特点，提高泵的工作性能和工作寿命。另外，游动阀的阀罩采用了射流式结构，设计成流线型过渡，使流道的磨阻减到最小，以降低抽油泵的下行阻力。
陶瓷柱塞采取中心管定位，间隔安装减震机构，外加辅助密封面的等径柱塞结构，增强了抗震性能和密封性。
由于该泵采用了大流道的进油结构，而且所有进出油口都采用了射流式流道，减少了进油阻力，提高了泵的充满系数，改善了抽油泵及整个系统的载荷条件。
目前，现场使用的陶瓷泵规格有φ70mm、φ57mm两种，泵型有5m一种。
二、沉砂泵
沉砂泵结构上属于管式泵，主要由内泵筒、外泵筒、储砂筒、柱塞、连杆、挡砂环、助抽器七部分组成（见图4-6），沉砂型抽油泵将井液视为不需“滤砂”的，该泵的设计结构具有以下特点：
（1）设计为双泵筒结构，内泵筒与柱塞配合举升液体。外泵筒是沉砂通道，与储砂筒连接，使管内沉砂落入储砂筒内。
（2）连杆上装有挡砂环，抽油泵工作时，挡砂环落在内泵筒上，当沉砂下落时在挡砂环阻挡作用下，沉砂经内外泵筒间隙落入储砂筒内。
（3）助抽器安装在杆柱上，它的作用是降低双阀工作时的压差，减少泵的漏失和双阀的磨损。
（4）柱塞上下两端有刮砂结构，可以防止砂粒进入活塞与泵筒间隙。
（5）旋流底阀内的快速关闭机构使柱塞到达上死点的瞬间快速关闭球阀，可达到提高泵效的目的；旋流底阀使入泵流体处于旋进状态，入泵流体将对固定和游动凡尔系统进行冲洗，防止凡尔结垢。
另外，储砂空间可根据井身参数和出砂情况自行设置。目前现场使用的沉砂泵主要有两类：长效抗卡抽油泵和多功能抽油泵。
三、浮环泵
浮环泵结构上属于管式泵，主要由泵筒、浮环总成、浮环架三部分组成（见图4-7）。采用浮环式结构具有以下特点：
（1）浮环采用特殊非金属密封材料，具有适当的塑性，同时具有良好的耐高温、耐磨和耐腐蚀性能。当固体颗粒进入软—硬摩擦间隙后可被非金属材料包容，形成良性摩擦机理。同时软密封采用浮环结构设计与非金属材料性能相配合，以弹性非金属元件补偿金属元件的弹性欠缺，密封环、泵筒的磨损量可在液力作用下自动补偿，热膨胀量可由弹性元件的退让解决，避免热卡。
（2）采用软硬摩擦副，取消普通抽油泵硬对硬滑动摩擦副，允许固体颗粒进入泵内任何空间，且密封结构采用液力自紧密封，可以实现理论上的零间隙密封。
（3）以相互完全独立的多级浮环密封结构代替传统的柱塞结构，浮环强开强闭，具有一定的防汽锁性能。
目前，現场使用的浮环泵规格有φ70mm、φ57mm、φ44mm三种，泵型有3m、5m两种。
四、结论
蒸汽驱举升工艺是蒸汽驱开采技术的关键之一，决定了蒸汽驱开发的成败，陶瓷泵，沉砂泵，浮环泵取得了长期有效的应用。
参考文献
[1]张红霞.（2012）.辽河油田蒸汽驱配套技术及下步攻关方向. 内蒙古石油化工（22）.
[2]孙福群，& 曲明艺.（2013）.蒸汽驱用金属泵在锦45块的应用. 中国化工贸易（7），326-326.
[3]梁兴.（2009）.蒸汽驱抽油泵. 石油科技论坛， 28（5）.
作者简介：
姜红梅，出生于1969年7月，1987年4月参加工作，2005年毕业于沈阳师范大学，现从事井下工具检测和中间试验工作。