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摘要： 本文探讨了区块开发历程及现状，针对蒸汽驱举升存在的主要问题，开展了适合汽驱生产的特种抽油泵研究和试验工作。高温自补偿式携砂泵，柔性金属泵，解决了泵筒、柱塞、固定阀组和游动阀组的耐腐蚀、抗高温和防变形等技术难题。
关键词： 蒸汽驱；高效举升；特种抽油泵
【中图分类号】TE345【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2018）07-0158-01
1油田开发现状
1.1区块开发历程及现状。
洼38块自1992年正式投入吞吐开发，到2016年12月，共有采油井437口，开井201口，日产油水平367t，累积采油845.38×104t，累计产水3278.04×104m3，采油速度1.6%，采出程度25.05%，采出可采储量的94.26%，综合含水93.9%。累积注汽量1460.88×104t累油汽比0.58。
洼38块沙三段2003年开展蒸汽驱，2005年扩大至6个井组。洼38块东三段2007年开展蒸汽驱，2012年扩大至9个井组，2016年新增3个井组。目前该油田蒸汽驱井组12个，正注井组9个，汽驱受效井89口。
1.2蒸汽驱举升存在的主要问题。
蒸汽驱过程中，由于长时间连续向油层内注入高温（350℃）， 高压（14MPa），高干度（73%）的热蒸汽， 最终将使油层的温度上升至250～260℃，对有杆泵举升将产生多方面的不利影响，并引起一系列的技术问题。
⑴油层温度高，普通泵耐高温性能差。
普通抽油泵的泵筒一般由碳素结构钢制成， 表面进行硬化处理， 柱塞表面用喷焊镍基合金或镀铬，当油层温度较高时，普通抽油泵工作部件易发生高温变形。由于材质不同，线性膨胀系数不同，泵筒与柱塞的截面尺寸不同，从而导致抽油泵的变形方向具有不规则性和非同一性，造成抽油泵运动部件和密封部件无法正常工作，降低了泵效，增加了卡泵几率。据统计每年约有20井次因井底高温造成泵效低、卡泵等原因而进行检泵。
⑵部分井普通泵气锁现象严重，泵效低。
地层高温流体进入井筒后，由于压力降低，对应水的饱和温度降低，部分水的显热变成水蒸汽的潜热，急剧汽化，产生闪蒸现象；当液体吸入泵腔后，压力进一步降低，再次产生闪蒸现象。两次闪蒸产生大量水蒸汽，大大增加了抽油泵工作时的气锁现象，影响抽油泵正常工作。
⑶油层出砂严重，普通泵抗卡能力差。
含油地层长期处于蒸汽冲刷和高温状态，原始地层结构发生改变。同时汽驱生产要求有较高的采液速度，以降低井底压力加大生产压差，提高汽驱生产效果。生产压差增大，造成蒸汽在油层内流速增加，高温蒸汽冲刷油层作用增强，导致油层中的砂岩颗粒脱落，随流体运移到井筒内，造成油井出砂严重，检泵周期缩短。
⑷区块 H 2S含量高， 普通泵耐腐蚀效果差。
小洼油田油藏中含有硫质成分， 在汽驱高温高压条件下易生成H2S气体，导致抽油泵关键部件腐蚀，腐蚀反应速度随温度升高而加快。
2 蒸汽驱高效举升技术应用
针对汽驱开发中存在的上述问题， 开展了适合汽驱生产的特种抽油泵研究和试验工作。
2.1高温自补偿式携砂泵
⑴结构组成。
主要由固定柱塞、泵筒、金属密封环、螺旋刮砂装置、金属割缝筛管、沉砂尾管等几部分组成。
⑵技术特点。
①柱塞采用常规柱塞加多级线性高温补偿环结构，高温补偿环可自动缩放以适应泵筒内径的变化，达到不卡泵的目的，同时可实现零间隙密封，提高了泵效。高温补偿环采用特种铸铁合金，具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀的特性。
②泵柱塞的两端各有一个刮砂杯，在柱塞运动时，将部分液柱压力分解成一定的径向力，使刮砂舌片紧贴泵筒，既将泵筒上的固体颗粒刮入到油液中，又对柱塞起一种扶正作用，这样，既防砂卡、砂磨，又延长泵的使用寿命。
③整筒抽油泵的泵筒内壁采用先进的辉光离子氮化工艺进行处理，氮化层厚0.5mm以上，硬度可达HV1000～1200，比普通镀铬泵筒及碳氮共渗泵筒具有较高耐腐蚀性、耐磨性、抗拉伤、抗变形等特点，并且渗层均匀、不存在脱皮现象。
2.2 柔性金属泵。
⑴结构组成。
柔性金属泵在结构设计上与普通泵完全不同，它由泵筒、密封段、中心杆、压套、浮动阀座、半球、导向块、固定凡尔球、固定凡尔座等几部分组成。柱塞结构采用软密封的形式， 强开强闭， 能够有效防止汽锁， 同时还具有良好的抗砂性能
⑵技術特点。
⑴ 柱塞采用弹性间隙密封单元结构的，解决了蒸汽驱井生产过程中出砂卡泵的影响。
针对普通泵柱塞与泵筒因采用硬性间隙密封，对于出砂井易造成卡泵问题，研制了弹性间隙密封柱塞。该柱塞采用多级密封单元结构，单级密封单元采用非接触式弹性间隙密封，密封单元结构短，短柱塞本身具有不易砂卡的特点，采用非接触式弹性间隙密封，将普通泵柱塞与泵筒之间的硬性间隙变为弹性间隙，当砂粒进入柱塞与泵筒之间并形成卡泵趋势时，柱塞可以产生一定的弹性变形，避免卡泵，并可以避免砂粒对泵筒及柱塞外表面的损伤，延长检泵周期。
⑵ 柱塞采用弹性间隙密封，可有效降低整泵的漏失量， 提高泵效。
柔性金属泵柱塞整体在轴向和径向上均具有柔性，柱塞与泵筒之间的密封间隙为弹性间隙，在液柱压力作用下，间隙值可自动补偿，液柱压力升高则密封间隙缩小，可以降低整泵的漏失量，同时固定阀组采用弹簧辅助复位式结构设计，工作中迅速关闭复位，可有效提高泵效。
⑶ 游动阀、固定阀采用强启强闭式结构，可有效提高大斜度油井泵效。
柱塞结构采用环形阀、固定阀采用弹簧辅助复位式结构，工作中可迅速关闭复位，可有效提高大斜度油井泵效。
3应用效果及分析
3.1总体应用情况 。
2014～2016年在洼38块89个汽驱受效井中采用耐高温特种泵79井次，投入资金71.1万元，年累计增油4870t，生产效果明显，阶段创效136.6万元，投入产出比1：1.9.
4结论
⑴ 通过对耐高温特种抽油泵的研究与应用，解决了泵筒、柱塞、固定阀组和游动阀组的耐腐蚀、抗高温和防变形等技术难题。
⑵ 通过应用保证了抽油泵在蒸汽驱高温环下的高效举升。
⑶ 满足了蒸汽驱生产防砂卡、抗高温、耐腐蚀等要求，为稠油蒸汽驱大规模的开发提供了技术保障。
关键词： 蒸汽驱；高效举升；特种抽油泵
【中图分类号】TE345【文献标识码】A【文章编号】2236-1879（2018）07-0158-01
1油田开发现状
1.1区块开发历程及现状。
洼38块自1992年正式投入吞吐开发，到2016年12月，共有采油井437口，开井201口，日产油水平367t，累积采油845.38×104t，累计产水3278.04×104m3，采油速度1.6%，采出程度25.05%，采出可采储量的94.26%，综合含水93.9%。累积注汽量1460.88×104t累油汽比0.58。
洼38块沙三段2003年开展蒸汽驱，2005年扩大至6个井组。洼38块东三段2007年开展蒸汽驱，2012年扩大至9个井组，2016年新增3个井组。目前该油田蒸汽驱井组12个，正注井组9个，汽驱受效井89口。
1.2蒸汽驱举升存在的主要问题。
蒸汽驱过程中，由于长时间连续向油层内注入高温（350℃）， 高压（14MPa），高干度（73%）的热蒸汽， 最终将使油层的温度上升至250～260℃，对有杆泵举升将产生多方面的不利影响，并引起一系列的技术问题。
⑴油层温度高，普通泵耐高温性能差。
普通抽油泵的泵筒一般由碳素结构钢制成， 表面进行硬化处理， 柱塞表面用喷焊镍基合金或镀铬，当油层温度较高时，普通抽油泵工作部件易发生高温变形。由于材质不同，线性膨胀系数不同，泵筒与柱塞的截面尺寸不同，从而导致抽油泵的变形方向具有不规则性和非同一性，造成抽油泵运动部件和密封部件无法正常工作，降低了泵效，增加了卡泵几率。据统计每年约有20井次因井底高温造成泵效低、卡泵等原因而进行检泵。
⑵部分井普通泵气锁现象严重，泵效低。
地层高温流体进入井筒后，由于压力降低，对应水的饱和温度降低，部分水的显热变成水蒸汽的潜热，急剧汽化，产生闪蒸现象；当液体吸入泵腔后，压力进一步降低，再次产生闪蒸现象。两次闪蒸产生大量水蒸汽，大大增加了抽油泵工作时的气锁现象，影响抽油泵正常工作。
⑶油层出砂严重，普通泵抗卡能力差。
含油地层长期处于蒸汽冲刷和高温状态，原始地层结构发生改变。同时汽驱生产要求有较高的采液速度，以降低井底压力加大生产压差，提高汽驱生产效果。生产压差增大，造成蒸汽在油层内流速增加，高温蒸汽冲刷油层作用增强，导致油层中的砂岩颗粒脱落，随流体运移到井筒内，造成油井出砂严重，检泵周期缩短。
⑷区块 H 2S含量高， 普通泵耐腐蚀效果差。
小洼油田油藏中含有硫质成分， 在汽驱高温高压条件下易生成H2S气体，导致抽油泵关键部件腐蚀，腐蚀反应速度随温度升高而加快。
2 蒸汽驱高效举升技术应用
针对汽驱开发中存在的上述问题， 开展了适合汽驱生产的特种抽油泵研究和试验工作。
2.1高温自补偿式携砂泵
⑴结构组成。
主要由固定柱塞、泵筒、金属密封环、螺旋刮砂装置、金属割缝筛管、沉砂尾管等几部分组成。
⑵技术特点。
①柱塞采用常规柱塞加多级线性高温补偿环结构，高温补偿环可自动缩放以适应泵筒内径的变化，达到不卡泵的目的，同时可实现零间隙密封，提高了泵效。高温补偿环采用特种铸铁合金，具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀的特性。
②泵柱塞的两端各有一个刮砂杯，在柱塞运动时，将部分液柱压力分解成一定的径向力，使刮砂舌片紧贴泵筒，既将泵筒上的固体颗粒刮入到油液中，又对柱塞起一种扶正作用，这样，既防砂卡、砂磨，又延长泵的使用寿命。
③整筒抽油泵的泵筒内壁采用先进的辉光离子氮化工艺进行处理，氮化层厚0.5mm以上，硬度可达HV1000～1200，比普通镀铬泵筒及碳氮共渗泵筒具有较高耐腐蚀性、耐磨性、抗拉伤、抗变形等特点，并且渗层均匀、不存在脱皮现象。
2.2 柔性金属泵。
⑴结构组成。
柔性金属泵在结构设计上与普通泵完全不同，它由泵筒、密封段、中心杆、压套、浮动阀座、半球、导向块、固定凡尔球、固定凡尔座等几部分组成。柱塞结构采用软密封的形式， 强开强闭， 能够有效防止汽锁， 同时还具有良好的抗砂性能
⑵技術特点。
⑴ 柱塞采用弹性间隙密封单元结构的，解决了蒸汽驱井生产过程中出砂卡泵的影响。
针对普通泵柱塞与泵筒因采用硬性间隙密封，对于出砂井易造成卡泵问题，研制了弹性间隙密封柱塞。该柱塞采用多级密封单元结构，单级密封单元采用非接触式弹性间隙密封，密封单元结构短，短柱塞本身具有不易砂卡的特点，采用非接触式弹性间隙密封，将普通泵柱塞与泵筒之间的硬性间隙变为弹性间隙，当砂粒进入柱塞与泵筒之间并形成卡泵趋势时，柱塞可以产生一定的弹性变形，避免卡泵，并可以避免砂粒对泵筒及柱塞外表面的损伤，延长检泵周期。
⑵ 柱塞采用弹性间隙密封，可有效降低整泵的漏失量， 提高泵效。
柔性金属泵柱塞整体在轴向和径向上均具有柔性，柱塞与泵筒之间的密封间隙为弹性间隙，在液柱压力作用下，间隙值可自动补偿，液柱压力升高则密封间隙缩小，可以降低整泵的漏失量，同时固定阀组采用弹簧辅助复位式结构设计，工作中迅速关闭复位，可有效提高泵效。
⑶ 游动阀、固定阀采用强启强闭式结构，可有效提高大斜度油井泵效。
柱塞结构采用环形阀、固定阀采用弹簧辅助复位式结构，工作中可迅速关闭复位，可有效提高大斜度油井泵效。
3应用效果及分析
3.1总体应用情况 。
2014～2016年在洼38块89个汽驱受效井中采用耐高温特种泵79井次，投入资金71.1万元，年累计增油4870t，生产效果明显，阶段创效136.6万元，投入产出比1：1.9.
4结论
⑴ 通过对耐高温特种抽油泵的研究与应用，解决了泵筒、柱塞、固定阀组和游动阀组的耐腐蚀、抗高温和防变形等技术难题。
⑵ 通过应用保证了抽油泵在蒸汽驱高温环下的高效举升。
⑶ 满足了蒸汽驱生产防砂卡、抗高温、耐腐蚀等要求，为稠油蒸汽驱大规模的开发提供了技术保障。