钢骨架结构胶管提捞采油抽子设计与应用

梁宏宝，王 岩，梁宇宁，牟维海

开发应用

钢骨架结构胶管提捞采油抽子设计与应用

梁宏宝1a，王 岩1a，梁宇宁1b，牟维海2

（1.东北石油大学a.机械科学与工程学院；b.石油工程学院，黑龙江 大庆163318；2.吉林油田 采油工艺研究院，吉林 松原138000）

针对现役提捞抽油机常规提捞抽子存在的胶筒耐磨性能差、胶管密封性能差、捞油时漏失率大等问题，设计了一种新型钢骨架胶管结构捞油抽子，介绍了其结构及工作原理。现场应用表明：该新型抽子具有提捞效率高、寿命长的特点，可在油田应用推广。

提捞抽子；胶管；密封

近几年，提捞技术得以快速发展，提捞式抽油机在现场应用时具有灵活性强、机动性好等特点，是渗透率低［1-2］、产量低、不易用常规抽油机的单井、远井等油井常用的采油设备。提捞技术的应用更是大幅提高了原油开采效率［3］，降低了采油成本。

1 传统抽子存在的问题

在实际应用中，提捞抽子暴露出许多应用缺陷［4］。常规抽子密封性差造成捞油漏失量较大，提捞采油效率［5］降低，密封胶管寿命短，现场停机换取胶管过程繁琐、费时［6］。本文对油田采油常规提捞抽子的结构进行改进设计，其密封性得以提高，漏失量降低，并延长了抽子的使用寿命。

2 新型提捞抽子结构及原理

2.1 主要结构

新型钢骨架提捞抽子主要由上接头、开槽螺母、中心杆、钢座硫化胶套、连接套、圆柱端紧定螺钉、下接头、圆柱端紧定螺钉和下接头等组成，结构如图1所示。

图1 新型提捞抽子结构

与常规采油抽子相比，本新型提捞抽子结构和原理都有很大不同，胶管设计与常规抽子大不相同。新设计的胶管利用钢托为底座，将柔性钢丝按照图形插到钢托上，最后用橡胶硫化成型（如图2）。这样，在保证胶管在受压膨胀的同时也提高了胶管韧性，钢丝外侧有一小部分露在外面的也提高了抗摩擦能力，提高了胶管的使用寿命。

图2 钢骨架结构胶管现场应用照片

取消了常规提捞抽子采用的钢球与球座配合的密封形式，防止因钢球或球座磨损后，或者在二者之间有污垢被垫起时，造成泄漏甚至不能进行正常提捞工作。把中心管设计成了带有3个沟槽的中心杆，抽子下沉时原油便通过中心杆的沟槽进入胶筒内。

在抽子上提时，由于胶管内油压力的变化，使得钢骨架结构胶管向外膨胀与油管形成密封。新胶管与连接套连接到一起形成1个密封滑动组合。在抽子的下接头端面设有卸力倾斜面，并设计有销钉孔，配用直径为6 mm的35号钢剪切销钉。每个销钉的剪断力可达到12.2 k N，亦可根据需要确定均匀分布销钉的数量，当抽子遇卡或者提捞力过大时，便可以剪断剪切销钉，对抽子和钢丝绳起保护作用。

2.2 工作原理

2.2.1 上行程

抽子上提时，胶筒（滑动组合）移向下方到下接头的台阶处，将中心杆的沟槽密封住，液体即已保存在胶管与中心杆的沟槽内。由于存在胶管内外压差的作用，使得新型钢骨架胶管膨胀与套管内壁形成密封，这样便把原油提捞到地面。如此反复，原油便被不断地被提捞到地面。

2.2.2 下行程

当抽子下放时，抽子整体外径略小于套管内壁，实现在下放时无摩擦顺利下放。当抽子接触到液面时，胶筒（滑动组合）移动到开槽螺母处，胶筒上下均露出中心杆的沟槽，形成泄油通道，使装置顺利下行。等达到一定的沉没度时，油液将通过中心杆上的3个长沟槽迅速充满整个胶筒，即可以进行提捞作业。

2.3 密封原理

抽子胶管在最初安装时并无预先压缩量，安装成型的抽子下井时钢骨架胶管与油管内壁之间存有缝隙，由于缝隙的存在使抽子在工作上提时胶管内会充满原油，内侧的压力变得大于外侧整个密封组合，在液体压力作用下膨胀。当压力达到一定数值时，钢骨架胶管克服自身弹性使得与油管间隙逐渐变小，最后紧贴油管内壁进而形成密封。

3 新型抽子性能特点

1） 密封性能好，新抽子的漏失量得以变低。常规抽子主要依靠提高零件加工精度和减小胶管与油管间缝隙来减少漏失量，但随着压力的增大漏失量在不断增大。新型抽子利用在上提时胶管的内外压差使弹性钢骨架胶管膨胀，膨胀后的胶管与套管的内壁形成良好密封，且随着压力的增大密封性能会更好，漏失量减小量便越大。

2） 胶筒寿命延长。新设计的胶筒利用橡胶配合钢骨架结构硫化而成，膨胀性好，在下冲程时能实现顺利迅速下放，钢骨架结构插放在胶管下方的钢托，提高了橡胶的抗拉强度、抗撕裂强度、耐冲击性及耐磨性低端的强度，从而进一步提高了胶筒的寿命。

3） 现场应用方便。新型抽子的上下接头均采用圆球形的接头，与钢丝绳连接时可自由旋转，避免钢丝绳的扭力给捞油抽子造成的松扣和磨损，并可以快速连接安装，方便拆卸。

4） 自动过载保护。在用该抽子捞油过程中，如出现过载或遇卡，当达到一定程度，安全连接销即可被剪断，保护了提捞钢丝绳，保证提捞动力系统在工作时安全可靠性，避免了井下事故以及钢丝绳拉断造成事故。

4 结论

1） 新型高效长寿命提捞抽子运行稳定，采用的钢骨架结构胶管密封性能更好，每次提捞漏失量降低18%左右，从而大幅提高了提捞机捞油效率。

2） 新型钢骨架结构胶筒的寿命得到大幅度延长，减少了现场胶筒更换次数，降低了现场工人的劳动强度，提高了提捞采油的生产效率，证明了利用基于钢骨架结构胶管的新型抽子结构设计的合理性。

3） 自投入吉林油田现场使用之后，受到了用户的肯定。

［1］ 李道品.低渗透油田开发［M］.北京：石油工业出版社，1999：1-5.

［2］ 姚展华，杨姝蔚，胡书博，等.低渗透油气井排液技术综述［J］.石油矿场机械，2013，42（4）：78-82.

［3］ 韩二涛，黄伟，甘庆明，等.低渗透油田抽油机井系统效率及评价指标［J］.石油矿场机械，2012，41（8）：69-72.

［4］ 褚明来，邱小峰，姜建胜，等.新型油管捞油抽子的设计［J］.石油机械，2002，30（2）11-12.

［5］ 徐秀芬，李伟，曹莹，等，柔性连续抽油杆提捞式抽油机系统效率研究［J］.石油矿场机械，2011，40（1）：21-24.

［6］ 孟庆武，刘树林，王春华，等.捞油设备述评［J］.石油矿场机械，2006，35（4）：44-46.

Design and Application Based on the Steel Frame Sebific Duct of Bailing Oil Production

LIANG Hong-bao1a，WANG Yan1a，LIANG Yu-ning1b，MU Wei-hai2
（1.a.College of Mechanical Science and Engineering；b.College of Petroleum Engineering，Northeast Petroleum University，Daqing 163318，China；2.Oil Production Technology Research Institute，Jilin Oilfield Company，Songyuan 138000，China）

To the questions of active bailing pumping unit′s conventional bailing swab，rubber tube wear-resisting performance is poor，sealing performance is poor too，and crude oil leak rate is large during the oil operations and so on.This paper introduces the structure and working principle of a late-model swab with high efficiency，long-lived characteristics.The test results and site application in the Jilin oilfield show that the new swab can be widely used and promotion in oilfield.

bailing swab；sebific duct；hermetic sealing

TE933

A

1001-3482（2014）03-0067-03

2013-09-10

黑龙江省教育厅2013年度科学技术研究资助项目（12531071）

梁宏宝（1966-），男，黑龙江兰西人，教授，博士，主要从事石油机械及油田节能研究。