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摘要：欢东-双稀油大部分区块已进入开发中后期，生产周期短，检泵频繁，井卡检泵占检泵总数的13.7%。通过卡泵原因分析及机理研究，设计应用了抽油泵防卡装置，形成了一套完整的现场应用方案。现场应用85井次，措施有效率80.3%，平均延长检泵周期166天，最高延长697天，有效地减少了稀油卡井数，延长了油井检泵周期，降低了作业频率，增加了油井开采时率，具有广泛的应用前景。
关键词：稀油，卡泵，防卡装置，开合器
1卡泵原因分析
油井卡泵的原因很多，除结蜡和抽油泵质量原因主要有以下几个方面。
1.1铁屑卡泵
有杆泵井在生产和修井作业时，管杆之间产生摩擦，尤其是井斜大、拐点多的油井，会产生大量的铁屑;另外，当油井所用油管和抽油杆为修旧利用的情况下，一是清洗不完全，表面残留着锈皮，生产时部分随油流带出地面，部分会沉入泵筒与活塞间隙，造成卡泵;二是油管和抽油杆周转次数多，抗疲劳应力和抗腐蚀能力下降，表面腐蚀脱落，造成铁屑卡泵。
1.2水垢卡泵
欢东-双稀油目前主要以注水开发为主，注水单元达到45个，注水井215口，由于注水水质问题，以及油田地层水中富含结垢离子，当液体从相对高温高压地层流入生产井筒时，由于温度和压力的极速下降，能产生以碳酸盐为主的水垢。水垢聚集在油管、抽油杆、筛管、尾管等处，随着时间的延长，结垢愈加嚴重，结垢厚度最大可达1.5mm左右，而且质地坚固，这些垢质在油井管柱中的厚度达到一定程度时可造成卡泵。
1.3出砂卡泵
油井出砂通常是由于井底附近地层的岩层结构破坏引起的。出砂原因较多，大致可分为地质因素和开采因素两大类。地质因素主要有：以接触胶结类型岩石为主的油层;孔隙度高，胶结疏松的地层;原油粘度高，密度大的油层。开采因素主要有：使用大泵放大压力差生产;强化注水使地层骨架破坏;酸化、压裂以及频繁的修井作业降低了胶结物的强度;油田开发中后期，为保持油井稳产，大幅提高产量，加剧对岩石颗粒的冲刷等[1]。总之，当地层压力超过地层强度时，砂粒被剥落，产生运移进入井筒，油层产出液携带出来的地层泥砂，生产过程中部分沉入泵筒，造成卡泵。
1.4杂质卡泵
部分稀油区块结蜡严重，主要清防蜡方式以热洗为主，洗井液为热污水和热油;修井作业时所使用的洗压井液也以热污水为主，部分压力高的油井使用盐水，外来流体所携带的杂质沉落到泵筒内，造成卡泵。
从以上各种原因分析得出，造成卡泵的主要机理是杂物进入泵筒与活塞间隙，造成抽油泵不工作而卡死，因此，防止杂物卡泵的治理对策就是将杂物与抽油泵进行隔离，避免杂物进入活塞与泵筒间隙。
根据分析，杂物进入泵筒的方式主要有两种，一是油套环空的杂物，经由筛管和固定阀从下部进入泵筒，相应对策是在抽油泵入口端安装不锈钢网砂锚，砂锚为激光割缝制成，缝宽0.1mm，能够阻止固体杂物由固定阀进入泵筒。二是杆管偏磨形成的铁屑和砂粒，从油管落入泵筒，对于此种方式造成的杂物卡泵，此前没有相应的对策，因此，开展了抽油泵防卡装置的研究。
2 抽油泵防卡装置
2.1结构设计
主要由上连接器、外筒、开合器、内筒、下连接器等组成。
外筒与内筒的环空形成储存空间。开合器为核心部件，固定在内管顶端，形状为半球形，且为四分掰开口，材料为进口丁腈橡胶添加石墨制成，其寿命为开合三百万次以上不折断。
丁腈橡胶是丁二烯与丙烯腈两种单体经聚合反应得到的共聚物，简称NBR[2]。
NBR耐油性好，耐老化和耐磨性能较好，耐温范围广（从-55℃到+l25℃），物理机械性能优异，具有很好的抗撕裂性能和较低的压缩变形性能。
石墨是一种层状材料，具有优良的润滑性能，在剥离的状态下拥有非常高的形状系数，有独特的化学特性，如导电性、导热性、润滑性等[3]。石墨的添加会增强丁腈橡胶的定伸应力和拉伸强度，而且扯断永久变形小，提高丁腈橡胶硫化胶的耐摩擦性能。
2.2工作原理
装置安装于抽油泵上端，抽油杆在装置内管运动。抽油机上行时，液体顶开开合器，泵筒内液体进入油管;抽油机下行或停机时，开合器在液柱压力下关闭，抱紧抽油杆，使油管内落下的铁屑砂粒等储存在装置的环空内，防止杂物进入泵筒造成卡泵。
2.3现场应用方案
若不影响开合器的使用寿命，抽油杆接箍必须避开抽油泵防卡装置。根据研究和实际应用，制定了一套现场应用方案：（1）当油井使用Φ44mm或Φ57mm抽油泵时，装置设计在泵筒上端，与泵筒接箍直接相连，正常使用Φ16mm或Φ19mm抽油杆与活塞相连接;（2）当油井使用Φ38mm抽油泵时，由于与活塞连接的是专用连杆，连杆长度约6.0m，要避开接箍位置，则将装置设计在泵上一根油管处，且油管长度必须小于8m，与连杆连接的抽油杆必须大于9m;（3）当油井使用螺杆泵时，装置设计在泵筒短节上端，正常使用Φ36mm插接杆与转子相连接。
2.4适用范围
（1）原油粘度小于10000mpa·s的出砂井、偏磨井、结垢锈蚀严重井以及地面容易出现抽油机停机卡井的油井。
（2）适用于活塞直径为φ38mm、φ44mm、φ57mm的管式泵，以及转子最大外径小于φ70mm的螺杆泵。
（3）套管内径大于φ116mm，设计位置以上无套变、套管补贴。
（4）最大井斜小于35?。
3现场应用
现场共应用抽油泵防卡装置85井次，措施有效率80.3%，平均延长检泵周期166天，最高延长697天，减少检泵作业134井次，增油1003.2t，措施效果显著。
4 结论及认识
（1）抽油泵防卡装置的应用，有效地减少了稀油卡井数量，延长了油井检泵周期，降低了作业频率，增加了油井开采时率。
（2）通过理论与实际结合，形成了一套完整的现场应用方案，同时通过对开合器的改进，最大限度延长了抽油泵防卡装置的使用寿命。
（3）油田开发后期，随着动液面的不断降低，深抽井数将会不断增多，抽油泵防卡装置及泵下砂锚等防卡措施，具有广泛的应用前景。
参考文献
1.赵霞.油水井出砂后期分级防砂技术研究[D].北京：中国石油大学，2008
2.王振华.国内外丁腈橡胶主要牌号质量剖析及加工应用研究[D].甘肃：兰州理工大学，2011
3.杨建.石墨填充橡胶材料的性能研究及纳米复合材料的制备[D].北京：北京化工大学，2008
关键词：稀油，卡泵，防卡装置，开合器
1卡泵原因分析
油井卡泵的原因很多，除结蜡和抽油泵质量原因主要有以下几个方面。
1.1铁屑卡泵
有杆泵井在生产和修井作业时，管杆之间产生摩擦，尤其是井斜大、拐点多的油井，会产生大量的铁屑;另外，当油井所用油管和抽油杆为修旧利用的情况下，一是清洗不完全，表面残留着锈皮，生产时部分随油流带出地面，部分会沉入泵筒与活塞间隙，造成卡泵;二是油管和抽油杆周转次数多，抗疲劳应力和抗腐蚀能力下降，表面腐蚀脱落，造成铁屑卡泵。
1.2水垢卡泵
欢东-双稀油目前主要以注水开发为主，注水单元达到45个，注水井215口，由于注水水质问题，以及油田地层水中富含结垢离子，当液体从相对高温高压地层流入生产井筒时，由于温度和压力的极速下降，能产生以碳酸盐为主的水垢。水垢聚集在油管、抽油杆、筛管、尾管等处，随着时间的延长，结垢愈加嚴重，结垢厚度最大可达1.5mm左右，而且质地坚固，这些垢质在油井管柱中的厚度达到一定程度时可造成卡泵。
1.3出砂卡泵
油井出砂通常是由于井底附近地层的岩层结构破坏引起的。出砂原因较多，大致可分为地质因素和开采因素两大类。地质因素主要有：以接触胶结类型岩石为主的油层;孔隙度高，胶结疏松的地层;原油粘度高，密度大的油层。开采因素主要有：使用大泵放大压力差生产;强化注水使地层骨架破坏;酸化、压裂以及频繁的修井作业降低了胶结物的强度;油田开发中后期，为保持油井稳产，大幅提高产量，加剧对岩石颗粒的冲刷等[1]。总之，当地层压力超过地层强度时，砂粒被剥落，产生运移进入井筒，油层产出液携带出来的地层泥砂，生产过程中部分沉入泵筒，造成卡泵。
1.4杂质卡泵
部分稀油区块结蜡严重，主要清防蜡方式以热洗为主，洗井液为热污水和热油;修井作业时所使用的洗压井液也以热污水为主，部分压力高的油井使用盐水，外来流体所携带的杂质沉落到泵筒内，造成卡泵。
从以上各种原因分析得出，造成卡泵的主要机理是杂物进入泵筒与活塞间隙，造成抽油泵不工作而卡死，因此，防止杂物卡泵的治理对策就是将杂物与抽油泵进行隔离，避免杂物进入活塞与泵筒间隙。
根据分析，杂物进入泵筒的方式主要有两种，一是油套环空的杂物，经由筛管和固定阀从下部进入泵筒，相应对策是在抽油泵入口端安装不锈钢网砂锚，砂锚为激光割缝制成，缝宽0.1mm，能够阻止固体杂物由固定阀进入泵筒。二是杆管偏磨形成的铁屑和砂粒，从油管落入泵筒，对于此种方式造成的杂物卡泵，此前没有相应的对策，因此，开展了抽油泵防卡装置的研究。
2 抽油泵防卡装置
2.1结构设计
主要由上连接器、外筒、开合器、内筒、下连接器等组成。
外筒与内筒的环空形成储存空间。开合器为核心部件，固定在内管顶端，形状为半球形，且为四分掰开口，材料为进口丁腈橡胶添加石墨制成，其寿命为开合三百万次以上不折断。
丁腈橡胶是丁二烯与丙烯腈两种单体经聚合反应得到的共聚物，简称NBR[2]。
NBR耐油性好，耐老化和耐磨性能较好，耐温范围广（从-55℃到+l25℃），物理机械性能优异，具有很好的抗撕裂性能和较低的压缩变形性能。
石墨是一种层状材料，具有优良的润滑性能，在剥离的状态下拥有非常高的形状系数，有独特的化学特性，如导电性、导热性、润滑性等[3]。石墨的添加会增强丁腈橡胶的定伸应力和拉伸强度，而且扯断永久变形小，提高丁腈橡胶硫化胶的耐摩擦性能。
2.2工作原理
装置安装于抽油泵上端，抽油杆在装置内管运动。抽油机上行时，液体顶开开合器，泵筒内液体进入油管;抽油机下行或停机时，开合器在液柱压力下关闭，抱紧抽油杆，使油管内落下的铁屑砂粒等储存在装置的环空内，防止杂物进入泵筒造成卡泵。
2.3现场应用方案
若不影响开合器的使用寿命，抽油杆接箍必须避开抽油泵防卡装置。根据研究和实际应用，制定了一套现场应用方案：（1）当油井使用Φ44mm或Φ57mm抽油泵时，装置设计在泵筒上端，与泵筒接箍直接相连，正常使用Φ16mm或Φ19mm抽油杆与活塞相连接;（2）当油井使用Φ38mm抽油泵时，由于与活塞连接的是专用连杆，连杆长度约6.0m，要避开接箍位置，则将装置设计在泵上一根油管处，且油管长度必须小于8m，与连杆连接的抽油杆必须大于9m;（3）当油井使用螺杆泵时，装置设计在泵筒短节上端，正常使用Φ36mm插接杆与转子相连接。
2.4适用范围
（1）原油粘度小于10000mpa·s的出砂井、偏磨井、结垢锈蚀严重井以及地面容易出现抽油机停机卡井的油井。
（2）适用于活塞直径为φ38mm、φ44mm、φ57mm的管式泵，以及转子最大外径小于φ70mm的螺杆泵。
（3）套管内径大于φ116mm，设计位置以上无套变、套管补贴。
（4）最大井斜小于35?。
3现场应用
现场共应用抽油泵防卡装置85井次，措施有效率80.3%，平均延长检泵周期166天，最高延长697天，减少检泵作业134井次，增油1003.2t，措施效果显著。
4 结论及认识
（1）抽油泵防卡装置的应用，有效地减少了稀油卡井数量，延长了油井检泵周期，降低了作业频率，增加了油井开采时率。
（2）通过理论与实际结合，形成了一套完整的现场应用方案，同时通过对开合器的改进，最大限度延长了抽油泵防卡装置的使用寿命。
（3）油田开发后期，随着动液面的不断降低，深抽井数将会不断增多，抽油泵防卡装置及泵下砂锚等防卡措施，具有广泛的应用前景。
参考文献
1.赵霞.油水井出砂后期分级防砂技术研究[D].北京：中国石油大学，2008
2.王振华.国内外丁腈橡胶主要牌号质量剖析及加工应用研究[D].甘肃：兰州理工大学，2011
3.杨建.石墨填充橡胶材料的性能研究及纳米复合材料的制备[D].北京：北京化工大学，2008