无油管采油技术为油田低产井的挖潜开发提供了一条新途径，也为部分套变井恢复生产及小井眼的开采创造了条件。目前，国内无油管采油主要有两种方式：一种是利用套管和实心抽油杆的环空出油，同时需要坐于抽油泵和套管之间的封隔器配套使用，这种采油方式对封隔器的可靠性和套管的内孔质量要求较高，且由于使用了封隔器而不能实现井下测试，因此使用较少；另一种是用空心抽油杆代替实心抽油杆带泵工作，空心抽油杆兼作出油流道，下接特种抽油泵，抽油泵通过尾管坐于人工井底，用这种方式采油时，很容易造成泵砂埋或泵下移，影响正常作业。针对这些问题，大港油田新世纪机械制造有限公司于1997年6月研制成功一种新型无油管采油装置。这种装置以空心抽油杆代替实心抽油杆，并通过一种新型悬挂器把整筒抽油泵锚定在套管壁上，提高了抽油泵的工作稳定性。
工作原理及下井工艺
1.工作原理
图1为新型无油管采油装置示意图。
图1 新型无油管采油装置示意图
1—空心光杆；2—方卡子；3—悬绳器；4—盘根盒；5—焊接四通；6—出油器；7—扶正器；8—悬挂器；9—防转扶正器；10—拨动轴；11—油管；12—柱塞总成；13—泵筒
这种新型采油装置以空心抽油杆代替实心抽油杆带泵工作，并兼作出油流道，防转扶正器起止转作用，转动拨动轴，悬挂器撑开，并联接抽油泵固定在套管的预定位置。上冲程时，柱塞下面的下泵腔容积增大，压力减小，进油阀在上下压差的作用下打开，原油进入下泵腔，与此同时，出油阀在上下压差作用下关闭；同理，下冲程时，柱塞压缩进油阀和出油阀之间的原油。关闭进油阀，打开出油阀，下泵腔原油进入上泵腔并沿油管排到地面。
2.下井工艺
新型无油管采油装置各部件的下井顺序为：筛管→泵筒→
76.2mm(3英寸)油管→防转扶正器→悬挂器→柱塞总成→柱塞连接杆→拨动轴→空心抽油杆扶正器→出油器→空心光杆井口→盘根盒→方卡子→悬绳器。
在下井过程中，当悬挂器进入井口套管时，先转动悬挂器，以0.5m长力臂转不动为宜，说明防转扶正器起到了作用（注意这时不要去掉悬挂器专用卡）。随后转动空心抽油杆及拨动轴，并保证能轻轻转动(说明正常)，否则要拆卸检查。在转动空心抽油杆时，旋转几圈后，应再回转几圈，以防下井坐挂时误挂。
下到泵挂时坐泵，按设计圈数转动空心抽油杆柱，撑开悬挂器挂头，然后慢慢下放杆柱。指重表悬重减少1～2t一般说明悬挂器挂头已进入套管的接箍槽中，这时可稍提杆柱，使指重表恢复原悬重(不能增加)，明确悬挂器未受杆柱任何载荷，方可转动杆柱，使之楔死。为保险起见，可下放杆柱使之稍碰悬挂器，之后再上提到原指重表指数，此时可转动杆柱，若转不动下放杆柱，指重表为零，便确认已卡牢，可进行下一步作业。需特别指出的是，在找泵挂点时一定要下放找，千万不能上提找，以免将卸卡销钉提断，失去坐泵机会。 泵坐好后，将杆柱上提500～800mm，然后慢慢下放，同时反向旋转，使拨动轴移出悬挂器。当杆柱下放超出上提量时，即可认为拨动轴已移出悬挂器，可继续下放接单根碰泵。
关键部件的设计
由悬挂器和防转扶正器等构成的悬挂防转装置是新型无油管采油装置的核心部件，也是区别于空心抽油杆-尾管无油管采油装置的关键部件。图2为悬挂防转装置结构示意图。
图2 悬挂防转装置结构示意图
1—上轴套；2—悬挂体；3—下轴套；4—
联接套；5—卸卡销钉；6—防转扶正器
悬挂器由上轴套、悬挂体、下轴套、联接套及卸卡销钉组成，上轴套内壁有两通槽和两盲槽，且通槽和盲槽在一定位置相通。空心抽油杆柱下行时，上接空心抽油杆的拨动轴始终保持在两盲槽内工作，当抽油泵到达预定位置后，地面旋转空心抽油杆柱，上轴套下行，悬挂体相对上行，使得悬挂器被动撑开，挂头进入套管间的接箍槽内，从而将与悬挂器连接的抽油泵固定。而后，地面反转空心抽油杆柱，使拨动轴从上轴套盲槽进入通槽，继续进行其它下井作业。当油井工作一定周期需检泵时，一般只需提出空心抽油杆柱和柱塞，这样可减少一次挂泵作业。此时上提空心抽油杆柱，要检查上次下井资料，找出悬挂器位置，当拨动轴进入悬挂器前1～2m时，要慢提反转，使拨动轴顺利通过悬挂器。若需带泵提出，可直接慢提空心抽油杆柱，拨动轴进入上轴套盲槽，提断卸卡销钉解封。
另外，防转扶正器牙板由硬质合金材料制成，且其整体外径在一定范围内可弹性伸缩，因此在作业过程中不仅可防止悬挂体和抽油泵顺时针方向旋转，而且能对抽油泵起扶正作用，提高了抽油泵的使用寿命。
现场试验及应用
理论计算结果表明，使用无油管采油装置比使用实心抽油杆可提高泵效11.73%。
辽河油田兴隆台采油厂兴163井从1998年4月开始使用新型无油管采油装置，经过半年的现场试验，已见到了明显的效果。该井井深1500m，沉没度460m，原油粘度35mpa.s，含水90%～93％，含蜡10％。应用无油管采油装置前，采用国标56mm泵，泵挂1173m，冲程2.7m，冲次9min-1，日产液10m3，泵效12％。由于产量低，根据该井井况，改用新型无油管采油装置抽油。新采油装置采用44mm整筒抽油泵，泵挂1099m，冲程2.7m，冲次6min-1，初期日产液40m3，一周后日产液32.9m3，泵效91％，生产至今泵效仍为91％，泵效提高79％。截止1998年10月底，累计增油270m3。考虑不用油管和实心抽油杆节省的费用，再除去设备购置费，实际效益计约17万元。在兴163井试验成功的基础上，该新型无油管采油装置又在青海油田北8-4-2井、s1-9-3井和e-37井及江苏油田扬16井推广应用。表1反映了该装置的现场试验及应用情况。
表1 新型无油管采油装置现场使用数据 |
| 井 号 | 兴163 | 北8-4-2 | s1-9-3 | s9-46 | e-37 | 扬16 |
| 动液面(m) | 460 | 471 | 450 | — | 534 | 505 |
| 粘度(mpa.s) | 35 | 4200 | 4200 | 4200 | 200 | — |
| 含蜡量(%) | 10 | 17 | 12 | 5 | 8 | 3 |
使
用
前 | 泵径(mm) | 56 | 44 | 44 | 44 | 44 | 38 |
| 泵挂(m) | 1173 | 850 | 924 | 862 | 780 | 1400 |
| 冲程(m) | 2.7 | 1.1 | 1.1 | 1.2 | 1.5 | 3.0 |
| 冲次(min-1) | 9 | 6 | 6 | 6 | 6 | 9 |
| 泵效(%) | 12 | 17 | 19 | 19 | 11 | 53 |
使
用
后 | 泵径(mm) | 44 | 44 | 44 | 44 | 44 | 44 |
| 泵挂(m) | 1099 | 850 | 880 | 870 | 780 | 1100 |
| 冲程(m) | 2.7 | 1.1 | 1.1 | 1.2 | 1.5 | 3.0 |
| 冲次(min-1) | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 7.5 |
| 泵效(%) | 91 | 59 | 75 | 81 | 86 | 88 |
由表1可以看出新型无油管采油装置的技术指标达到了设计要求，能满足油田低投入开采常规油井和低产能油井的需求。该装置的优点是：
(1)泵效高，与理论分析相吻合；
(2)由于不使用油管，重新作业时，减少了作业量和作业时间，节省了作业费用，减轻了工人的劳动强度；
(3)装置中的悬挂防转扶正装置对抽油泵锚定可靠，并能实现解锚，检泵时可将悬挂防转扶正装置和抽油泵随抽油杆柱一起起出。 |
