学文网摘 要: 油田进入开发中后期，因自然和人为原因导致无法生产而需小井眼开窗侧钻的油井越来越多。小井眼开窗侧钻大多为5 1/2″套管下4″套管射孔完井，井眼直径小，斜度大，下泵时容易发生卡阻等施工事故。特别是出砂等井况复杂的油井，常规抽油泵已无法适应小井眼开窗侧钻油井的采油要求，严重的制约小井眼侧钻油井产能开发。为此，研究开发一种与小井眼开窗侧钻技术配套对接的特种抽油泵――侧钻小井眼防砂抽油泵。该泵径向尺寸小、集防砂、沉砂、防刺漏于一体，可满足各种井况的小井眼侧钻开窗井的采油需要，尤其适用于出砂井。该泵已下井试验15井次，使13口因出砂而不能正常生产或停产的问题井得以正常开采，取得良好的试验效果。
中***分类号：TE文献标识码：A
关键词： 侧钻开窗 侧钻小井眼防砂抽油泵
油田进入开发中后期，由于地层蠕动导致套管扭曲变形、油层出砂严重砂埋塌陷、井下作业工具坠落不能打捞或者地层能量亏空等自然和人为原因导致无法生产而需小井眼开窗侧钻的油井越来越多。它是近年兴起的挖掘油藏潜力，低成本保持老区稳产，实现油井“二次开发”的行之有效的工艺技术措施。
1 侧钻小井眼防砂抽油泵结构与工作原理
1.1结构
侧钻小井眼防砂抽油泵主要由过滤进油、抽汲、沉储砂及辅助四大部分组成。过滤进油部分由过滤总成、立交双通构成；抽汲部分由长柱塞总成、短泵筒总成、双凡尔总成组成；沉储砂部分由沉砂过桥管、立交双通、储砂总成构成。
1.2工作原理
侧钻小井眼防砂抽油泵是一种抽油和沉砂立交双通道抽油泵，其抽油、沉砂工作原理如下：由于特殊的长柱塞短泵筒无积砂设计，始终使柱塞有一定的长度外露于泵筒之上。上行程时，长柱塞上的游动凡尔关闭，双级固定凡尔开启，井筒中的液体经过滤总成过滤挡砂后，通过立交双通的进油通道、双级固定凡尔进入泵腔。下行程时，双级固定凡尔关闭，柱塞上的游动凡尔开启，泵腔中液体通过柱塞上的游动凡尔进入柱塞上部，这样循环往复，将井筒中液体源源不断抽汲到地面。同时被抽汲到柱塞上部的含沙井液中因无法携带到井口的砂粒将沿油管、沉砂过桥管下沉，通过立交双通的沉砂通道沉入储砂尾管中，避免因油井产液量、含水率、含砂量波动或停抽时造成砂卡、砂埋抽油泵。
2 侧钻小井眼防砂抽油泵结构设计
⑴ 整体小直径设计。开窗侧钻大多为5 1/2″套管下4″套管射孔完井，井眼直径小，斜度大，下泵时容易发生卡阻等施工事故。通过对侧钻小井眼防砂抽油泵整体结构细化设计，在有限的4″套管内（86mm）合理匹配进油和沉砂通道，使抽油泵最大径向尺寸分别设计为78mm（φ38）、73mm(φ32)。满足了小井眼侧钻井的携砂采油的需要。
（2）精简的立体交叉双通道结构设计。立交双通是侧钻小井眼防砂抽油泵的关键。直接制约该泵进油和沉砂功能的实现。其进油流向与沉砂方向径向垂直，进油通道与沉砂通道呈轴向平行分布。立交双通采用数控线切割和精铣整体加工而成，体积小、强度高，无渗漏点，其结构紧凑、尺寸精确、相对过流截面大、流道表面光滑。进油阻力小，沉砂顺畅。
（3）长柱塞、短泵筒无积砂结构设计。该泵设计成长柱塞、短泵筒结构，在加工时，短泵筒上端外圆设计有30°导砂角，泵筒内上、下两端保证90°尖角结构。这种设计的优点是：在工作中可以使柱塞上端始终保持在泵筒上部，无积砂形成，液柱中砂粒将沿油管、沉砂过桥管下沉，通过立交双通的沉砂通道沉入储砂尾管中，从而有效避免或减少砂卡、砂埋抽油泵，延长检泵周期。
（4）精密同心扶正减磨设计。侧钻小井眼防砂抽油泵因其短泵筒长柱塞的特殊结构，柱塞径轴比值小，呈细长状。当抽油泵上行时，柱塞的大部分逐渐移出泵筒进入油管中，极易造成柱塞下行失稳，恶化抽油泵工况，使短泵筒磨损加剧、摩擦副密封实效。如***1所示，在泵筒上部采用两级精密同心导向扶正设计，提高短泵筒和长柱塞的对中性，改善了受力条件和磨损环境。同时优选短泵筒材质和表面硬化处理工艺，提高短泵筒的综合机械性能及耐磨性能。
（5）新颖的滤沉砂装置设计。该装置由过滤总成、立交双通、沉砂过桥管及储砂总成组成，其新颖之处在于滤砂总成与立交双通设计成一体，立交双通支撑滤砂网、滤砂网有效的阻止杂物、蜡块、砾砂等进泵，双向保护，确保进油、沉砂通道顺畅。并且该设计简化滤砂结构，大幅度的缩短侧钻小井眼防砂抽油泵的整体长度。有效的降低加工成本，提高了抽油泵安全性。
（6）双级固定凡尔总成设计。将进油阀设计成双级凡尔结构，采用无磁耐磨硬质合金凡尔球、座，提高凡尔总成的耐磨粒磨损、抗介质冲刷切割性能，减少泵的漏失，提高了油井产量和抽油泵使用寿命。
（7）人性化起吊短节设计。侧钻小井眼防砂抽油泵因其泵体、柱塞比普通抽油泵长，施工作业不方便。为此，在该泵的整体设计时，增加了人性化的施工安全结构设计。如***1在泵的沉砂过桥管上端及长柱塞上端分别设计有变径起吊短节，起下泵作业时，施工者吊起短节即可。安全、便捷，可有效防止滑脱、弯曲等事故发生。
3 技术突破和技术创新
3.1技术突破
侧钻小井眼防砂抽油泵实现小泵径防砂卡、沉砂设计，集多功能与简单安全于一体，突破了小井眼侧钻出砂井沉砂采油，是一种良好的适应小井眼侧钻出砂井低成本采油设备。
3.2技术创新点在于：
（1）首次采用配件最大化功能设计。该泵在整体结构、材质优化设计的基础上，采用配件功能最大化设计。即多数配件都具有两种以上功用，增加功能不增加配件。简单、可靠、安全。该泵仅有27个配件组成。
（2）创新的防砂、进油、沉砂一体立交结构。该结构在保证进油流和沉砂通道顺畅的前提下，最大限度缩小了侧钻小井眼防砂抽油泵最大外径，满足了侧钻小井眼出砂井的生产需要。
4 现场试验与推广
侧钻小井眼防砂抽油泵主要针对稀油中低产出砂井而研制，尤其适用于井口砂量在0.003%以上，使用常规抽油泵发生砂卡、砂埋、泵漏的小井眼侧钻油井。该泵2005年9月6日在茨榆坨采油厂龙21-22C井首次投入现场进行侧钻小井眼沉砂采油试验。该井是一口产层出砂严重，多次发生砂卡而长期关停井。试验采用φ32×3侧钻小井眼防砂抽油泵，一次下井试抽成功，日产液23.6 m3，产油1.2t。截止到2006年3月28日，该泵已连续生产175d，累计产液1022 m3，产油273.5t。茨54-87是一口捞油井，产量极低、出砂。2005年11月24日下φ38×3侧钻小井眼防砂抽油泵，试验采油一次成功，截至2006年3月28日该泵已累计正常生产125d，产液949 m3，产油530.7t。目前侧钻小井眼防砂抽油泵先后在13口侧钻出砂井中进行现场试验15井次，分别用于测钻后直接下泵5井次、捞油井4井次、砂刺泵漏3井次、砂卡泵3井次。使13口因砂而困的问题井得以正常开采。累计采液9559.1 m3，采油2883t，取得良好的试验效果。
5 认识与结论
（1）通过现场15井次试验研究表明，侧钻小井眼防砂抽油泵工作原理可行、机构设计简单合理，稳定可靠，施工安全便捷，达到各项设计技术指标的要求，实现了小井眼防砂、沉砂一体采油。
（2）成功的配件功能最大化及独特的防砂、进油、沉砂一体结构设计。保证侧钻小井眼防砂抽油泵进油流和沉砂通道顺畅，极大限度缩小了抽油泵最大外径，满足了侧钻小井眼出砂井的采油需要。
（3）应用前景广阔。侧钻小井眼防砂抽油泵因其独有结构，随着油田进入开发中后期小井眼开窗侧钻油井的增多及油井出砂等复杂程度的加大，将更凸显出侧钻小井眼防砂抽油泵的优点。该泵结构简单、施工安全方便，携砂而不卡泵、沉砂而不埋泵，防砂、增产效果显著，具有广阔的推广应用前景。
参考文献
[1]万仁溥,罗英俊. 采油技术手册(第四分册)[M]. 北京：石油工业出版社，1993.
[2]刘志良,宋立新. 洼82断块稠油油藏治砂对砂策研究[J]. 特种油气藏，2003,10.
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