汽驱井抽油泵卡死原因分析连接杆

汽驱井抽油泵卡死原因分析

汽驱井抽油泵卡死原因分析 2011： 中图分类号：TE933.301　　　文献标识码：AFailure analysis of suck pump jamming in steam floodingLIU Zhong-hai1，SHAN Yi-yin1,WANG Yi-kang1,ZHOU Yun-heng2（1．Institute of Metal Research，Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110015,China;2.Gaosheng Oil-Producing Plant,Liaohe Petroleum Exploration AdministrationBurean,Gaosheng 124125,China)Abstract： The stratum temperature of the heavy viscous crude in steam flowling operation is 100 ℃ higher than the steam stimulation which increases the causticity of the water and crude from the reservoir.This is just the reason for the suck pump jamming in steam flooding due to the nickel plating stripped off from the piston and got stick within the narrow gap between the piston and inner cylinder surface.Key words：steam flooding;corrosivity;oil well pump;pump clearance　　稠油热采技术在辽河油田的试验推广和应用已有多年历史, 随着稠油热采方法时间的延长,一些早期开发的油田,采油方式由蒸汽吞吐法逐渐发展为蒸汽驱法。与国外在这一阶段发展的进程类似，油井设备随之发生一系列腐蚀问题。由于蒸汽驱法长时间连续向油层泵入温度高达350 ℃, 压力14 MPa, 蒸汽干度73%, 流速约1 m/s的热蒸汽, 使油层的温度保持250～260 ℃, 较蒸汽吞吐法, 油层温度提高100 ℃左右。这样引发出两个方面问题：　　a)　由于温度升高, 导致原油进一步分解。分解平衡的改变, 增加油层内Cl-、SO42-、HCO31-、CO32-及硫化氢的含量, 酸性进一步提高, 增加了采油过程中对设备的腐蚀性。　　b)　由于温度的提高, 促使腐蚀反应速度加快。据有关资料统计［1］, 温度每增加10 ℃, 化学反应速度大约增加至原来速度的1～2倍, 同样增加了对采油设备的腐蚀。　　高升采油厂抽油泵卡死现象与其工作温度密切相关。高升采油厂以前采用蒸汽吞吐热采, 出井温度约为20 ℃, 抽油泵运行良好，而目前开辟的蒸汽驱法先导性试验井组，排液井温度普遍上升，平均井口温度38 ℃，最高达150 ℃。观14号试验井实测井底最高温度高达173 ℃, 相继已有4～5台抽油泵被卡死，同时发生油管腐蚀现象。1　现场调查1.1　抽油泵和油管工作环境及使用期　　抽油泵和油管工作环境及使用期如表1。表1　抽油泵和油管工作环境及使用期采油方式蒸汽吞吐法(泵)蒸汽驱井组(泵)蒸汽驱井组(油管)工作温度t/℃57～7057～17057～173使用周期T/d40014～2114～21　　油泵在井下1600m处, 液面平均距井口1200m左右，各井井底温度不同，在57～173 ℃之间。从井口输油管道(33264、34164蒸汽驱法采油井)取样来看，油、水、气三相共存，有相当的臭鸡蛋味，说明油气含有H2S气体。分离油与水，取水样分析，其结果如表2。表2　33264和34164油井水样分析结果油井Ca2+Mg+Na++K+ CL-SO42-HCO3- pH33264 3.23 1.48 529 134 75.63 112 46.8934164 0.81 1.97 462 151 32.97 843 6.851.2　抽油泵的规格　　活塞与泵筒的直径间隙0.12～0.15　mm，活塞采用表面镀Ni(能谱分析如图1)。图1　活塞外表面镀层能谱分析　　泵筒的内表面采用C、N共渗表面处理，表面硬度50HRC，金相组织如图2。泵筒长6.5 m，活塞长1.5 m,冲次4 min-1。图2　泵筒内表面的C、N共渗层　100×1.3　外观观察　　从高升采油厂取卡死的抽油泵1台(活塞和半个泵筒)及另外1台泵的活塞和油管2段，发现活塞的Ni层呈条带状大范围脱落，泵筒的内壁发现有大量的发亮质点，φ2 mm左右。无论是泵筒的内表面还是活塞的外表面均未发现严重腐蚀的迹象；与之相反，油管的外表面发现大面积的蚀坑腐蚀。2　分析结果及讨论2.1　油管外表面的腐蚀坑　　将已出现腐蚀坑的油管切出1块, 在扫描电镜下作能谱分析。扫描电镜的能量分辨率为62 eV(电子伏), 对元素的敏感率为0.5%左右，蚀坑内部腐蚀产物的电子能谱如图3所示, 除少量的Mn以外, 主要是Fe、S元素, 进一步作定量分析得到结果如表3。图3　腐蚀产物电子能谱分析表3　S、Mn、Fe主要元素定量分析结果元素　　SMnFe原子百分

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