0 引言

随着石油开采时间的延长和采出程度的增加，石油资源日渐枯竭，开发方向逐渐向油层埋藏深、能量低、渗透性差和注水效果差的油藏转移。对于这类油藏，目前采用的主要开采方式是使用有杆泵小泵深抽^[1-3]。杆式泵因具有后期维护作业成本低、生产时效高和井控风险低等优点，逐渐成为深抽首选^[4-6]。前期，受抽油机额定载荷和抽油杆承载能力的限制，下泵深度难以满足油田开发的需要^[7]。随着技术的发展，大型抽油机和超高强度抽油杆承载能力大幅提高，已能实现5 250 m深抽^[8]。而常规杆式泵最大下深仅3 000 m，这已成为制约杆式泵深抽的瓶颈。塔河油田主力油藏为碳酸盐岩缝洞型油藏^[9]，油藏埋深5 700~7 426 m，同时面临部分井注水替油效果变差，需深抽扩大生产压差形势。因此，研制了一种新型深抽杆式泵。

深抽杆式泵主要由阀杆、阀杆导向套、柱塞、泵筒、游动阀、固定阀、支撑管、锁紧密封支承总成和锁紧密封支承接头等构成，其结构如图 1所示。

图 1 深抽杆式泵结构示意图 Fig.1 Structural schematic of rod pump for deep well pumping 1-上接头；2-阀杆；3-阀杆导向套；4-挡砂环；5-加固支承环；6-泵筒；7-支撑管；8-加强型分体式上游动阀；9-软密封柱塞；10-硬密封柱塞；11-下游动阀；12-固定阀；13-锁紧密封支承总成；14-锁紧密封支承接头；15-阀球；16-软密封环；17-硬密封环；18-支承锁爪。

图选项

修井作业时，先将支承接头及支撑管与油管连接下入井中，后依次下入深抽杆式泵和抽油杆。当锁紧密封支承总成插入锁紧密封支承接头内部时，支承锁爪发生弹性变形，形成锁紧力；软密封环发生塑性变形，形成密封和锁紧力；硬密封环外锥面与锁紧密封支承接头内锥面紧密配合形成密封。

深抽杆式泵与普通泵工作原理^[10]相同。上冲程时，抽油杆柱带动柱塞上行，游动阀阀球在柱塞上部液柱载荷的作用下关闭，将油管内的液体举升至地面；同时泵腔体积逐渐增大，压力降低，当泵腔内压力低于泵吸入口压力时，固定阀总成被打开，液体由地层流入泵筒。下冲程时，柱塞总成压缩固定阀和游动阀之间的液体，游动阀打开，固定阀关闭，完成泵下腔向泵上腔排液。

(1)深抽杆式泵泵筒外部增加由支撑管和加固支承环组成的扶正机构，当泵筒插入扶正机构后，形成双层复合管柱，一方面对泵筒起到支承和扶正的作用；另一方面，通过支承环上的过油孔，将油管内液柱压力传递到泵筒外部，使得泵筒内外压力达到平衡，消除泵筒的膨胀变形，起到提高泵筒强度和泵效的作用。

(2)深抽杆式泵游动阀罩采用加强型分体式结构，通过分离阀罩排油腔室与阀球运动腔室，有效增加排油面积，提高阀罩的承载能力。同时，在排油阀体上设有长短不一的出油槽，消除了阀罩体的应力集中，提高了阀罩体的抗疲劳强度，并使其具备了刮蜡和刮垢的功能。

(3)深抽杆式泵采用机械和皮碗双密封、双锁固结构，通过机械密封锁紧和软密封变形密封锁紧组合，确保该泵具备足够的锁紧力和密封性能。

(4)泵筒顶部设计的挡砂环，可有效阻止砂粒和杂物进入复合管柱内，避免泵筒无法解封，提高深抽杆式泵使用的可靠性。

深抽杆式泵已经研制出30-225RHBMC、30-175RHBMC和30-150RHBMC共3种泵型。30-175RHBMC泵的主要技术参数如下：柱塞直径44 mm，柱塞长度1.2 m，泵筒长度11 m，冲程7.2 m，泵常数2.19 m³/d，泵体最大外径72.24 mm，最大下泵深度3 500 m。

为验证深抽杆式泵的性能，共实施_ø38 mm深抽杆式泵4 000 m深抽4井次，_ø44 mm深抽杆式泵3 500 m深抽2井次，地面分别配套18型游梁式抽油机(额定悬点载荷180 kN)及900型胶带式抽油机(额定悬点载荷163 kN)，抽油杆使用HL级抽油杆，杆柱采用_ø25.4、_ø22.2和_ø19.1 mm 3级组合。上述6口井平均泵深达3 762 m，平均生产时间611 d，最长达1 242 d，无一井次因杆式泵故障而检泵，累计增油5 112 t (见表 1)。

TP3井于2010年6月停喷后上修转抽，完井组下_ø44 mm普通杆式泵，泵挂2 803 m。生产期间平均日产液42.6 t，产油33.8 t，含水质量分数20.7%。2011年5月液面下降至2 778 m，示功图显示供液不足(见图 2)，井口不出液，无法维持连续生产。考虑间开生产效率低，同时存在卡泵风险，而该井生产期间含水较低，具备深抽潜力，2011年7月实施了_ø44 mm深抽杆式泵3 518 m深抽。深抽后示功图正常(见图 3)，平均日产液29.1 t，日产油24.1 t，含水质量分数17.2%，已累计增油1 168 t，深抽效果显著。

图 2 TP3井深抽前供液不足示功图 Fig.2 Dynamometer card of TP3 well under insufficient liquidsupplying before the deep well pumping

图选项

图 3 TP3井深抽后正常示功图 Fig.3 Normal dynamometer card of TP3 well after thedeep well pumping

图选项

(1)深抽杆式泵具有较高的承载能力和强度，可满足泵挂4 000 m深抽采油需要。

(2)该泵改善了泵筒的受力状况，既减少了间隙漏失，又延长了泵的使用寿命。

(3)该杆式泵采用机械和皮碗双密封、双锁固结构，锁紧力强，密封性能好，提高了泵的深抽可靠性。