抽油泵砂卡机理及防治对策

抽油泵砂卡机理及防治对策

孔祥宇，吴英华，曹岩，陈宗洪，王庆义

（辽河油田公司金海采油厂，辽宁省盘锦市）

摘要：抽油泵砂卡指的是在石油开采过程中，由于地层出砂、泵内流体携带的沙粒等因素，导致抽油泵的泵筒、柱塞、阀座等关键部件被沙粒卡住，无法正常工作的现象。抽油泵砂卡不仅会导致油井停产，增加维护成本，还会对抽油泵本身造成严重的损害，缩短其使用寿命。此外，砂卡还可能引发一系列连锁反应，如泵效下降、能耗增加等，严重影响油井的经济效益。因此，研究抽油泵砂卡机理及防治对策具有重要的实际意义。本文对抽油泵砂卡机理及防治对策进行详细分析。

关键词：抽油泵；砂卡；机理；防治对策；

1抽油泵砂卡机理分析

1.1砂粒的来源与特性

（1）地层出砂：在油田开发过程中，由于地层岩石的胶结强度降低、生产压差过大等原因，地层中的砂粒会随着原油一起流入井筒。这些砂粒的大小、形状和硬度各不相同，其中细小的砂粒容易悬浮在原油中，而较大的砂粒则可能在重力作用下沉降。

（2）完井方式不当：如果完井方式选择不合理，如采用裸眼完井或筛管完井时，没有有效地阻挡砂粒进入井筒，也会导致大量砂粒涌入，增加砂卡的风险。

（3）酸化、压裂等增产措施：为了提高油井的产量，常常会采取酸化、压裂等措施。这些措施可能会破坏地层结构，使原本稳定的砂粒变得松动，从而增加出砂量。

砂粒的特性对砂卡的形成有重要影响。砂粒的硬度越大，越容易磨损抽油泵的部件；砂粒的粒度分布越不均匀，越容易在泵筒内堆积和堵塞；砂粒的表面粗糙度越高，与泵筒和柱塞之间的摩擦力就越大，越容易造成卡泵。

1.2抽油泵的工作原理与结构特点

（1）工作原理：抽油泵通过柱塞在泵筒内的往复运动，实现吸油和排油的过程。当柱塞上行时，泵筒内形成负压，将井口下方的原油吸入泵筒；当柱塞下行时，泵筒内压力升高，将原油排出泵筒，进入油管。

（2）结构特点：抽油泵主要由泵筒、柱塞、固定阀和游动阀等部件组成。泵筒和柱塞之间的配合间隙较小，一般在 0.05 - 0.15mm 之间。这种紧密的配合是为了保证抽油泵的密封性和工作效率，但同时也容易导致砂粒在间隙内堆积和卡塞。

1.3砂粒在抽油泵内的沉积与堵塞

（1）泵筒内的沉积：当携砂原油进入抽油泵时，由于流速的变化和重力的作用，砂粒会逐渐在泵筒底部沉积。随着时间的推移，沉积的砂粒越来越多，可能会堵塞固定阀和游动阀的通道，影响泵的正常工作。

（2）柱塞与泵筒间隙的堵塞；砂粒在进入泵筒后，部分细小的砂粒会随着原油进入柱塞与泵筒之间的间隙。由于间隙较小，砂粒容易在其中堆积，增加了柱塞与泵筒之间的摩擦力。当摩擦力超过抽油泵的提升力时，就会导致柱塞无法正常上行或下行，从而造成砂卡。

（3）阀球与阀座的卡塞：固定阀和游动阀的阀球与阀座之间的配合精度较高。如果砂粒进入阀球与阀座之间，可能会导致阀球无法正常关闭或开启，从而影响抽油泵的吸排油功能，甚至造成阀球卡死。

1.4抽油泵工作参数对砂卡的影响

（1）冲程和冲次：冲程和冲次是抽油泵的重要工作参数。冲程越大，柱塞在泵筒内的行程就越长，砂粒在泵筒内的沉积和分布就越不均匀，容易造成局部堵塞；冲次越高，抽油泵的工作频率就越快，砂粒与泵筒和柱塞之间的摩擦和碰撞就越频繁，加速了部件的磨损和砂卡的形成。

（2）泵径：泵径越大，抽油泵的排量就越大，但同时也意味着泵筒内的空间更大，砂粒更容易沉积和堆积。此外，大泵径的抽油泵对砂粒的敏感性也更高，更容易发生砂卡故障。

1.5原油物性对砂卡的影响

（1）原油粘度：原油的粘度越大，其流动性就越差，砂粒在其中的悬浮和携带能力就越弱，容易沉降和沉积。同时，高粘度的原油也会增加砂粒与泵筒和柱塞之间的粘附力，使砂卡更容易发生。

（2）含蜡量和凝固点：原油中的含蜡量和凝固点较高时，在低温环境下容易析出蜡晶和凝固，与砂粒一起形成混合沉积物，堵塞抽油泵的通道，增加砂卡的风险。

2抽油泵砂卡防治措施

2.1优化完井工艺

（1）选择合适的完井方式：根据地层特性和出砂情况，选择恰当的完井方式。对于出砂严重的地层，可以采用砾石充填完井或防砂筛管完井等方式。砾石充填完井是在井眼周围充填一定粒度的砾石，形成挡砂屏障，阻止砂粒进入井筒；防砂筛管完井则通过特殊设计的筛管过滤砂粒，减少其进入抽油泵的可能性。

（2）提高固井质量：良好的固井可以增强井壁的稳定性，减少地层砂的运移。在固井过程中，严格控制水泥浆的性能和施工工艺，确保水泥环能够有效地封隔地层，防止地层砂在生产过程中涌入井筒。

2.2合理控制生产参数

（1）控制生产压差：过大的生产压差会加剧地层出砂。通过优化油井的工作制度，合理控制井底流压和生产速度，减小生产压差，从而降低地层出砂的风险。可以采用间歇生产、调小抽油泵的排量等方式来实现压差的控制。

（2）优化抽油机工作参数：根据油井的产能和出砂情况，合理调整抽油机的冲程、冲次和泵径等参数。对于出砂严重的油井，适当降低冲次和冲程，减小抽油泵的工作强度，以减少砂粒对泵的磨损和卡堵。同时，选择合适的泵径，避免过大的泵径导致砂粒在泵内沉积。

2.3采取防砂措施

（1）井下防砂工具的应用：在井下安装防砂工具，如防砂筛管、防砂气锚等。防砂筛管可以有效地过滤砂粒，防止其进入抽油泵；防砂气锚能够分离气体和液体，减少气液对抽油泵的冲击，同时也有助于防止砂粒在泵内沉积。

（2）化学防砂技术：采用化学防砂方法，如向地层注入化学剂，使地层砂粒胶结固化，增强地层的强度，减少出砂。常用的化学防砂剂有树脂类、硅酸盐类等。在实施化学防砂前，需要对地层进行详细的评估和试验，以确定合适的防砂剂和施工工艺。

2.4加强油井管理和监测

（1）定期清砂作业：定期对井筒进行清砂处理，及时清除沉积在井筒内的砂粒。可以采用水力冲砂、机械捞砂等方法。同时，对抽油泵进行定期检泵作业，检查泵内的磨损和砂卡情况，及时更换损坏的部件。

（2）实时监测出砂情况：利用先进的监测技术，如声波测井、示踪剂监测等，实时掌握地层出砂的动态变化。根据监测结果，及时调整生产参数和防砂措施，做到有的放矢地防治砂卡。

2.5提高抽油泵的抗砂性能

（1）选用抗砂抽油泵：在选择抽油泵时，优先选用具有抗砂设计的泵型。例如，采用特殊材料制造的泵筒和柱塞，增强其耐磨性和抗腐蚀性；采用加大间隙的设计，减少砂粒在间隙内的卡堵；或者采用防砂游动阀和固定阀，提高阀的抗砂能力。

（2）对抽油泵进行表面处理：通过对抽油泵的表面进行处理，如镀硬铬、喷涂陶瓷等，提高其表面硬度和光滑度，减少砂粒的粘附和磨损。同时，定期对抽油泵进行保养和维护，涂抹防砂润滑剂，降低砂卡的发生概率。

3结束语

综上所述，抽油泵砂卡的防治需要综合考虑多个方面的因素，从完井工艺的优化、生产参数的控制、防砂措施的应用、油井管理的加强以及抽油泵自身性能的提升等方面入手，采取针对性的措施，才能有效地减少砂卡现象的发生，保障油田的正常生产，提高油田的开发效益。在实际应用中，应根据不同油井的具体情况，灵活选择和组合上述防治措施，以达到最佳的防治效果。

参考文献

[1] 李芳,赵晨,席宇. 出砂油井抽油泵砂卡的原因分析及对策探讨[J]. 中国机械,2013(17):162-163.

[2] 杨洪成,袁芳,杨洪庆. 抽油泵防砂卡机理及对策[J]. 中国石油和化工标准与质量,2011,31(2):227-228.