常規抽油泵開采稠油,可能會造成泵效極低或是無法抽吸。而有克服粘滯阻力能力的特種抽油泵能有效避免這樣的問題出現。常見的特種抽油泵有液壓反饋式抽油泵、變排量抽油泵、浸入式抽油泵、過泵電加熱抽油泵等四種。
1.液壓反饋式抽油泵的工作原理液壓反饋式抽油泵上沖程時,腔室體積增大,壓力減小,出油閥在壓差作用下關閉,原油經下注塞和連接管的內孔開啟進油閥,通過孔進入腔。下沖程時,環形腔室逐漸減小,壓力增大,腔的流體通過孔將進油閥關閉,出油閥開啟,油液排出泵外。此時進油閥由于始終處于關閉狀態,下注塞上端壓力與油管壓力基本相同,下注塞下端是泵的沉沒壓力,二者產生一個液柱壓力差。在此壓力差作用下,下注塞產生向下的軸向力,即液壓反饋力推動注塞下行,以克服因油稠所產生下行粘滯阻力。原油粘度在4000mPa·S以下,使用該泵可不用降粘直接抽吸。
2.變排量抽油泵的工作原理
變排量抽油泵與液壓反饋式抽油泵基本相同,所不同之處在于上、下柱塞和中間用脫節器相連,使得該泵有兩種不同的排量工作狀態。當稠油井注蒸汽燜井后開抽的前期,可使脫節器處于“脫”位,進油閥變成固定閥,此時該泵的工作原理、排液量與上面大泵相同,從而實現大泵徑抽油。當油井溫度下降、原油粘度升高時,可使脫接機構處于“接”位,進油閥變成游動閥,此時該泵的工作原理、排液量等同泵徑相同的反饋式抽油泵,從而實現反饋抽油。
3.浸入式抽油泵的工作原理
浸入式抽油泵的工作過程包括注汽狀態和抽吸狀態。
浸入式抽油泵注汽狀態:將下柱塞下放到連通管內,同時上柱塞也下放到下泵筒內,這樣就可以實現注汽。
抽吸狀態:上沖程時,腔體積變小,壓力增大,進油閥在壓差下關閉,出油閥打開,和常規泵一樣實現排油;下沖程時,腔體積變大,壓力變小,進油閥打開,出油閥關閉,油液通過下柱塞的內腔進入腔,同時泵上管柱內的油液全部作用在下柱塞上,增加了柱塞的下行力,克服了丙油稠斷產堆的下行牯滯陽力。
4.過泵電加熱抽油泵的工作原理
過泵電加熱抽油泵的空心桿內裝有電纜,它穿泵而過可深入泵下地層,泵下有電加熱裝置,可對泵下液體進行電加熱,從而降低原油粘度,提高泵的充滿度。上沖程時,空心桿在空心抽油桿的帶動下上行,錐形閥關閉,帶動柱塞上行,降粘后的原油由環形閥進人泵下腔內。下沖程時,空心桿下移,柱塞在出油接頭的帶動下下行,錐形閥打開,原油通過柱塞進入油管。由于電纜的集膚效應,整個空心桿柱都有一定的溫度,也可對整個管柱內的原油進行降粘處理,減小了桿柱的運動阻力。