石油鉆采設(shè)備及工藝-李振林 §9-2 機(jī)械采油及設(shè)備

1、9-2 9-2 機(jī)械采油及設(shè)備機(jī)械采油及設(shè)備一、抽油機(jī)一、抽油機(jī) 二、抽油泵二、抽油泵三、抽油井井口裝置三、抽油井井口裝置 四、水力活塞泵裝置四、水力活塞泵裝置五、電動潛油離心泵裝置五、電動潛油離心泵裝置六、其它無桿抽油設(shè)備六、其它無桿抽油設(shè)備當(dāng)自噴油井處于開采晚期，油層壓力降低到某種程度，油層流到井底的油氣所具有的剩余能量已不足以使油液噴出地面時(shí)，或油田開發(fā)之初，油層的原始壓力很低，油液難以噴出地面時(shí)，通常向井底下入專用的設(shè)備抽油泵裝置，將油井中的油液舉升到地面，保持井底和油層之間油液流動的壓力差，保證油氣源源不斷地流向井底。這種采油方式，稱作機(jī)械采油法或人工舉升法。按動力傳動方式，抽油泵裝

2、置可分為有桿抽油泵裝置和無桿抽油泵裝置有桿泵（如抽油機(jī)抽油泵裝置）的動力，由地面通過抽油機(jī)、抽油桿傳動油井下的泵裝置，實(shí)現(xiàn)舉升油液的運(yùn)動。無桿泵裝置（如水力活塞泵、電動潛油離心泵等），其動力源由液體、電等傳到井底，使井下泵實(shí)現(xiàn)舉升油液運(yùn)動。此外，利用地面壓氣機(jī)，向井內(nèi)注入高壓氣體，使油液升到地面，即所謂氣舉法采油，也是一種機(jī)械采油方法。抽油機(jī)抽油泵裝置包括三部分：地面部分抽油機(jī)，井下部分抽油泵，抽油機(jī)與抽油泵連接部分抽油桿，習(xí)慣上稱作“三抽”設(shè)備。 圖示為一種游梁式抽油機(jī)抽油泵裝置，其動力一般由電動機(jī)（或柴油機(jī)、天然氣發(fā)動機(jī)等）發(fā)出，通過減速箱、曲柄連桿機(jī)構(gòu)和游梁等，將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)槌橛蜋C(jī)驢

3、頭的低速上下往復(fù)運(yùn)動。驢頭的往復(fù)運(yùn)動通過懸繩器、光桿和抽油桿帶動裝有游動閥的活塞，在深井泵筒中作上下往復(fù)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)抽油。 底座電機(jī)減速箱四連桿結(jié)構(gòu)驢頭鋼絲繩光桿卡子懸繩器光桿密封盒取樣管流出管油管頭套管頭光桿接箍表層套管油層套管抽油桿油管泵筒接箍抽油桿接箍22游動閥泵筒金屬柱塞固定閥拔出器加長短節(jié)油管接箍29固定閥30支撐短節(jié)孔管短節(jié)34氣錨35砂錨37大堵頭深井泵的工作原理如圖所示。它總是下放到井中液面以下的某一深度，故當(dāng)柱塞上行時(shí)，游動閥受油管內(nèi)液柱的壓力自動關(guān)閉，隨著柱塞上行，油管上部的一部分液體排出地面；與此同時(shí)，柱塞下部泵筒空間內(nèi)壓力降低，井內(nèi)液體在壓差作用下，頂開安裝于泵筒上的固定

4、閥球進(jìn)入泵內(nèi)，抽油泵進(jìn)入吸入過程，直至柱塞上止點(diǎn)。當(dāng)柱塞下行時(shí)，泵筒內(nèi)液體受壓縮，壓力升高，達(dá)到與泵筒外環(huán)形空間液柱壓力相等后，固定閥球靠自重下落，使固定閥關(guān)閉；活塞繼續(xù)下行，泵內(nèi)壓力進(jìn)一步升高，當(dāng)超過油管內(nèi)液柱壓力時(shí)，泵內(nèi)液體即頂開游動閥球，進(jìn)入油管，抽油泵開始排出過程，直至柱塞下死點(diǎn)。 游動閥襯套柱塞固定閥泵吸入過程柱塞上行泵排出過程柱塞下行一、抽油機(jī)一、抽油機(jī) 抽油機(jī)屬于地面動力傳動裝置，其作用是1）通過減速箱、曲柄連桿或其它桿件結(jié)構(gòu)，將動力機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)槌橛蜅U和抽油泵柱塞的往復(fù)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)抽油泵的吸油和排油過程；2）懸掛抽油桿，承受荷重。抽油機(jī)可分為有游梁式抽油機(jī)和無游梁式抽油機(jī)（鏈條

5、抽油機(jī)、液壓抽油機(jī)、氣動抽油機(jī)、曲柄連桿式無游梁抽油機(jī)和柔性桿抽油機(jī)等）兩大類。 游梁式抽油機(jī) 以常規(guī)型游梁式抽油機(jī)為例，其結(jié)構(gòu)如圖所示，由動力機(jī)、齒輪減速箱、曲柄、平衡塊、連桿、游梁、支架和驢頭等組成。驢頭上裝有鋼絲繩懸繩器，通過光桿夾和吊環(huán)與光桿連在一起。光桿穿過防噴盒與油管內(nèi)的抽油桿相連接。 剎車裝置電機(jī)減速箱皮帶輪減速箱輸入軸中間軸輸出軸曲柄連桿軸支架平衡塊連桿橫梁軸橫梁平衡板游梁支架軸驢頭懸繩器井口密封盒出油三通底座抽油機(jī)工作時(shí)，驢頭在上、下沖程中所承受的載荷相差很大。上沖程時(shí)，驢頭懸點(diǎn)靜載荷主要是抽油泵柱塞以上的液柱重量與抽油桿重量之和，提起這部分重量電機(jī)需要作很大的功；而下沖程時(shí)

6、，液柱重量轉(zhuǎn)移到固定閥上，驢頭僅承受抽油桿的重量，電機(jī)不僅無需作功，反而由于抽油桿靠自重下落，使電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。剎車裝置電機(jī)減速箱皮帶輪減速箱輸入軸中間軸輸出軸曲柄連桿軸支架平衡塊連桿橫梁軸橫梁平衡板游梁支架軸驢頭懸繩器井口密封盒出油三通底座因此，在上、下沖程中，電機(jī)的載荷極不均勻，加上懸點(diǎn)運(yùn)動速度和加速度的變化，更加劇了這種不均勻性。其結(jié)果使抽油機(jī)振動加劇，電機(jī)、減速箱、抽油泵等效率降低，壽命縮短，抽油桿斷裂現(xiàn)象增加，能耗過多。因此，抽油機(jī)抽油泵裝置中，都必須采取平衡措施，盡可能消除負(fù)功，使電動機(jī)等在上下沖程中的負(fù)載接近相等，以避免上述不良現(xiàn)象的發(fā)生。 剎車裝置電機(jī)減速箱皮帶輪減速箱輸入

7、軸中間軸輸出軸曲柄連桿軸支架平衡塊連桿橫梁軸橫梁平衡板游梁支架軸驢頭懸繩器井口密封盒出油三通底座抽油機(jī)的平衡采用機(jī)械平衡和氣動平衡兩種方式。機(jī)械平衡：根據(jù)平衡重裝設(shè)的位置，可以分為：游梁平衡（平衡重裝在游梁尾端）、曲柄平衡（平衡重在裝在曲柄上）、復(fù)合平衡（游梁平衡和曲柄平衡同時(shí)采用）。改變平衡重位置或重量，可以調(diào)節(jié)平衡的效果。 剎車裝置電機(jī)減速箱皮帶輪減速箱輸入軸中間軸輸出軸曲柄連桿軸支架平衡塊連桿橫梁軸橫梁平衡板游梁支架軸驢頭懸繩器井口密封盒出油三通底座復(fù)合平衡的游梁式抽油機(jī)如圖所示，在其游梁尾部和曲柄上都裝有平衡重。當(dāng)驢頭作下沖程運(yùn)動時(shí)，平衡重在抽油桿自重和電機(jī)的帶動下，由低處抬到高處，將

8、能量以位能形式儲存起來；而驢頭作上沖程運(yùn)動時(shí)，平衡重由高處下落，釋放出能量，幫助電動機(jī)提起抽油桿及柱塞上的液體柱。這樣，只要平衡重配置合理，既可以消除下沖程時(shí)電機(jī)作負(fù)功的現(xiàn)象，又可以減少上沖程時(shí)電機(jī)的能量消耗，使上、下沖程電機(jī)作功接近相等。 剎車裝置電機(jī)減速箱皮帶輪減速箱輸入軸中間軸輸出軸曲柄連桿軸支架平衡塊連桿橫梁軸橫梁平衡板游梁支架軸驢頭懸繩器井口密封盒出油三通底座氣平衡：是利用氣體的可壓縮性，使得上下沖程時(shí)電機(jī)作功接近相等。下沖程時(shí)，抽油桿自重和電機(jī)帶動汽缸活塞壓縮氣體，將能量以壓能的形式儲存起來；上沖程時(shí)，氣體膨脹推動活塞，幫助電機(jī)提起抽油桿及液體柱。對于一定的汽缸活塞面積只要?dú)怏w壓力

9、合適，同樣可以達(dá)到平衡電機(jī)作功的目的。 經(jīng)過平衡調(diào)整后的抽油機(jī)，是否較好地達(dá)到了平衡要求，可以通過實(shí)際觀察和檢測確定。平衡較好的抽油機(jī)容易啟動，無“嗚嗚”的怪叫聲；突然停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，驢頭和曲柄可以停留在任何位置；用秒表測得的上下沖程時(shí)間相近。相反，如果平衡偏重，驢頭總是停留在上死點(diǎn)，曲柄指下方，且上行程速度大于下行程速度；如果平衡重偏輕，則出現(xiàn)相反的情況?，F(xiàn)場常用安培表測量電動機(jī)三相電流強(qiáng)度。平衡良好的抽油機(jī)，驢頭上、下行程時(shí)，電動機(jī)電流強(qiáng)度相近；若上沖程電流大于下沖程電流，表明平衡重偏輕或曲柄平衡半徑R偏??；反之，則相反。 鏈條抽油機(jī) 鏈條抽油機(jī)結(jié)構(gòu)如圖所示，由傳動部分（動力機(jī)、皮帶、帶輪、減

10、速器、剎車和聯(lián)軸器等）、換向部分（主動鏈輪、被動鏈輪、往復(fù)架和軌跡鏈條等）、平衡部分（平衡缸、平衡鏈輪、空氣包、油包、平衡鏈條和壓縮機(jī)等）、懸吊部分（天車、鋼絲繩、懸繩器等）和機(jī)架等五部分組成。鏈條抽油機(jī)的主要特點(diǎn)，是采用了軌跡鏈條的換向機(jī)構(gòu)，軌跡鏈條上有一個(gè)特殊的鏈節(jié)，其上裝有主軸銷和滑塊，主軸銷可在滑塊的銅套中轉(zhuǎn)動，滑塊與往復(fù)架相連，并可在其中作水平滑動。 底座電動機(jī)減速箱光桿懸繩器鋼絲繩天車輪機(jī)架軌道被動鏈輪往返架滑塊特殊鏈節(jié)14軌跡鏈條15主動鏈輪16皮帶輪17平衡柱塞18平衡鏈條19平衡鏈輪20油底殼平衡氣缸鋼絲繩被動（上）鏈輪往返架特殊鏈節(jié)主動（下）鏈輪接儲能氣包工作時(shí)，電動機(jī)通過

11、三角皮帶和減速箱驅(qū)動主動（下）鏈輪旋轉(zhuǎn)，使得垂直布置的環(huán)形軌跡鏈條在主、被動鏈輪（主、被動鏈輪齒數(shù)相等，垂直布置）之間運(yùn)轉(zhuǎn)；軌跡鏈條則通過特殊鏈節(jié)上的主軸銷和滑塊帶動往返架順著機(jī)架上的軌道作往復(fù)勻速直線運(yùn)動；底座電動機(jī)減速箱光桿懸繩器鋼絲繩天車輪機(jī)架軌道被動鏈輪往返架滑塊特殊鏈節(jié)14軌跡鏈條15主動鏈輪16皮帶輪17平衡柱塞18平衡鏈條19平衡鏈輪20油底殼平衡氣缸鋼絲繩被動（上）鏈輪往返架特殊鏈節(jié)主動（下）鏈輪接儲能氣包若特殊鏈節(jié)自鏈輪右邊向下運(yùn)動，往返架被拉向下，達(dá)極限位置時(shí)，特殊鏈節(jié)作復(fù)合運(yùn)動，并繞過鏈輪，到達(dá)鏈輪的左邊，進(jìn)而帶動往返架一起向上運(yùn)動；達(dá)上極限位置后，特殊鏈節(jié)又繞過上鏈輪到

12、達(dá)右邊，再帶動往返架向下；往返架的上橫梁連接著繞過天車輪的鋼絲繩，通過懸繩器與光桿帶動抽油泵抽油。 底座電動機(jī)減速箱光桿懸繩器鋼絲繩天車輪機(jī)架軌道被動鏈輪往返架滑塊特殊鏈節(jié)14軌跡鏈條15主動鏈輪16皮帶輪17平衡柱塞18平衡鏈條19平衡鏈輪20油底殼平衡氣缸鋼絲繩被動（上）鏈輪往返架特殊鏈節(jié)主動（下）鏈輪接儲能氣包鏈條抽油機(jī)采用氣動平衡法，即在往返架的下橫梁上連接著一根平衡鏈條，鏈條繞過固定于氣缸柱塞桿上的平衡鏈輪，再固定到機(jī)架上。當(dāng)往返架上行時(shí)，抽油桿柱靠自重下落，促使柱塞上行并壓縮氣包內(nèi)的氣體，使壓力增高，儲存能量；當(dāng)往返架下行時(shí)，抽油桿柱向上運(yùn)行，氣包內(nèi)的壓縮氣體膨脹，推動柱塞下行，幫

13、助提起抽油桿柱。這樣，抽油機(jī)作往返運(yùn)動時(shí)，電機(jī)負(fù)載就比較均勻。 底座電動機(jī)減速箱光桿懸繩器鋼絲繩天車輪機(jī)架軌道被動鏈輪往返架滑塊特殊鏈節(jié)14軌跡鏈條15主動鏈輪16皮帶輪17平衡柱塞18平衡鏈條19平衡鏈輪20油底殼平衡氣缸鋼絲繩被動（上）鏈輪往返架特殊鏈節(jié)主動（下）鏈輪接儲能氣包二、抽油泵二、抽油泵抽油泵實(shí)際上相當(dāng)于單作用柱塞泵的液力端，適用于從深井、超深井、高產(chǎn)井和多油層井中提取原油。 基本型抽油泵 基本型抽油泵主要有三類：管式泵（油管泵）、桿式泵（插入泵）、套管泵（大尺寸插入泵）。如圖所示，它們都是由工作筒、柱塞、固定（吸入）閥、游動（排出）閥組成。管式泵（油管泵）、桿式泵（插入泵）、套

14、管泵（大尺寸插入泵）之間的基本區(qū)別僅在于工作筒的安裝方式：油管泵的工作筒連接在油管的底部，作為油管整體的一部分下入井中；插入泵的工作筒則是整個(gè)井下泵裝置的一部分，作為一個(gè)整體，用抽油桿柱下入油管或套管中。 u管式泵 管式泵的泵筒與油管直接連接，并與油管具有大致相同的內(nèi)徑。其主要優(yōu)點(diǎn)是可以采用較大直徑的工作筒和柱塞，可以獲得較大的產(chǎn)液量。管式泵的游動閥和柱塞可以安裝在一起，通過抽油桿取出。固定閥有固定式和活動式兩種，固定式的固定閥安裝在油管的底部，檢修時(shí)，需將油管柱全部從井中提出?；顒邮降墓潭ㄩy可以在工作筒下入井中之前裝在工作筒上，也可以在下入工作筒之后再從地面投下，并用柱塞推動就位，采用摩擦錐

15、等形式固定；檢修時(shí)，可以用連接在柱塞底部的閥打撈器拔出，但檢修工作筒時(shí)也必須提出全部油管柱。所以，管式泵的缺點(diǎn)是檢修比較困難。 油管抽 油桿套管柱塞游動閥工作筒固定閥u桿式泵 桿式泵有兩個(gè)泵筒，一個(gè)是外工作筒，另一個(gè)是內(nèi)工作筒。外工作筒帶有鎖緊卡簧和錐體座等，連接在油管下部，隨油管先下入井中。內(nèi)工作筒與柱塞、游動閥及固定閥連成一體，通過抽油桿直接下放到外工作筒內(nèi)，坐落在錐體座上，由鎖緊彈簧等卡住，與外工作筒連成一體。優(yōu)點(diǎn)：只要提起抽油桿，就可以提起內(nèi)工作筒及其內(nèi)的柱塞和兩種閥，便于檢修。由于內(nèi)泵筒是通過油管下入井中的，所以直徑必然比管式泵小，其產(chǎn)液量一般也相對較小。 u套管泵 用套管代替油管出

16、油時(shí)所用的抽油泵，都屬于套管泵，它實(shí)際上是一種較大型的桿式泵，與一般桿式泵的安裝及操作方式基本相同。套管泵用抽油桿下入井中，并在泵筒的底部或頂部裝有封隔器，以便在泵筒和套管之間建立液體密封。套管泵排量大，適用于淺井特別是高產(chǎn)井。 雙作用抽油泵 雙作用抽油泵如圖所示，其柱塞上、下行程都向地面排液。雙作用抽油泵具有上、下兩個(gè)柱塞，二者由連通管連接，形成“工”字形柱塞總成。連通管在一個(gè)密封元件中運(yùn)動，并形成兩個(gè)密封腔室。上腔室由密封元件與上柱塞形成，與連通管內(nèi)腔相通；下腔室由密封元件與下柱塞形成，與泵筒和油管之間的環(huán)形空間溝通。兩個(gè)液腔室的長短，隨“工”形柱塞總成的上、下位移而變化。 柱塞上行時(shí)，游

17、動閥在液柱重量作用下關(guān)閉，而固定閥打開，井液進(jìn)入泵筒，并經(jīng)下柱塞和連通管上升，再經(jīng)連通管上的油口進(jìn)入上腔室，抽油泵吸油。與此同時(shí)，下腔室內(nèi)的井液被迫經(jīng)過泵筒上的油口進(jìn)入泵筒與油管間的環(huán)形空間，即抽油泵向油管排液。隨著柱塞上提，井液升到地面。下行時(shí)，固定閥關(guān)閉，下柱塞下部空間及上腔室內(nèi)的液體被擠入連通管，并推開游動閥進(jìn)入油管。隨著下腔室增大，壓力降低，泵筒與油管環(huán)形空間又有一部分井液返回泵內(nèi)。實(shí)際上，在上行程時(shí)，泵向油管排出的井液相當(dāng)于下腔室中變化的體積；下行程時(shí)，泵向油管內(nèi)排出的井液只相當(dāng)于下柱塞下部腔室的變化體積，可以認(rèn)為上腔室中排入油管中的液體又被下腔室吸入。上、下行程時(shí)抽油泵排出的液體總

18、量是在上行程中一次吸入的，下行程時(shí)無吸入量，但是由于多了一個(gè)上腔室參加吸入，一個(gè)沖次中泵的吸入量和排出量都有所增加，使得產(chǎn)液量能達(dá)到管式泵的水平。 防氣抽油泵 有些油井中液體含有大量的溶解氣體，對抽油泵效率有明顯影響，甚至使抽油泵無法正常工作。因?yàn)槿我怀橛捅弥校潭ㄩy與游動閥之間必定存在一段距離，稱作“防沖距”，其空間稱作“余隙容積”，充滿油氣混合物。當(dāng)柱塞下行時(shí)，泵筒內(nèi)壓力增高，余隙容積 內(nèi)氣體受壓縮，并溶解于油液中，而柱塞上行時(shí)，泵筒內(nèi)壓力迅速降低，溶解氣膨脹并分離出來，占據(jù)一定空間。含氣量較少時(shí)，氣體膨脹后所占空間不大，對泵效影響不大，但是當(dāng)含氣量較大時(shí)，膨脹氣體可能占據(jù)柱塞在泵筒中移動

19、的空間，且壓力仍然不低于套管中的沉沒壓力，使固定閥打不開，抽油泵無法吸入。這時(shí)，柱塞只是使氣體處于交替的壓縮和膨脹狀態(tài)，抽油泵不工作，產(chǎn)生所謂“氣鎖”。為了提高泵效和防止氣鎖，除盡可能減小余隙容積外，還設(shè)計(jì)出抽含氣原油的抽油泵（簡稱油氣抽油泵）。這種泵實(shí)質(zhì)上就是在常規(guī)抽油泵上端裝上一個(gè)所謂的“承載閥”，目的是消除“氣鎖”。 如圖所示，在上沖程過程中，固定閥與承載閥打開，游動閥關(guān)閉，抽油泵游動閥以下的泵筒下腔自井內(nèi)吸入液體，上腔內(nèi)的油氣通過承載閥進(jìn)入油管。由于上腔內(nèi)此時(shí)充滿液體，故上沖程時(shí)不產(chǎn)生液面的撞擊。下沖程開始時(shí)，承載閥關(guān)閉，油管中的液柱負(fù)載由承載閥承受，防止了油管內(nèi)液體作用于游動閥，從而

20、使上腔內(nèi)壓力迅速降低，游動閥很快打開，下腔內(nèi)的油氣很快通過游動閥進(jìn)入上腔，避免了下沖程的液面撞擊。當(dāng)柱塞快達(dá)下止點(diǎn)時(shí)，柱塞桿的帶槽部分正好通過承載閥處，使承載閥的上下兩部分連通，上部油管中的液體泄漏下來，下部上腔中的氣體被壓縮或排入油管中，完全由液體所取代。再次開始上沖程時(shí)，由于游動閥上、下處的腔室中氣體已經(jīng)排走，故承載閥和固定閥都很快打開，上腔室向油管中排油，下腔室再次從井內(nèi)吸液。這樣，由于承載閥的作用，保證了抽油泵在原油含氣的情況下不發(fā)生氣鎖，并可提高泵效。 三、抽油井井口裝置三、抽油井井口裝置 與自噴井井口裝置類似，抽油井井口裝置主要是懸掛油管，密封油、套管環(huán)形空間，同時(shí)滿足測量示功圖、

21、動液面，以及取樣、看壓力等操作的要求，并且裝有密封光桿的密封盒。相比之下，抽油井口承受壓力較低，裝置比較簡單。抽油井口裝置最基本部分是套管三通、油管三通和密封盒。自噴井口裝置亦可改裝為抽油井口，方法是將高壓油管閘門部分改裝為密封盒。抽油井口裝置的連接方法及附件數(shù)量，與各油田采用的流程及供熱保溫條件等因素有關(guān)。 套管法蘭盤三通密封盒光桿驢頭取樣閥門油壓表生產(chǎn)閥門油嘴套蒸汽管線連通閥門回壓閥門蒸汽管線試井閥門套管閥門套壓表圖示為玉門油礦雙管流程蒸汽伴隨條件下的抽油井口裝置，由各種閘門組成，并裝有油、套管壓力表。該井口裝置由自噴井口改裝而成，故都裝有一個(gè)嘴子套加熱器，用蒸汽加熱井口。油、套管連通閘門

22、的作用是收集天然氣及清掃出油管線。光桿密封器和井口密封盒的作用是保證光桿能在其中作上、下往復(fù)運(yùn)動，并起密封和防止原油泄漏的作用。 四、水力活塞泵裝置四、水力活塞泵裝置水力活塞泵裝置是通過高壓動力液向井底傳遞動力并實(shí)現(xiàn)抽汲井液的一種無桿抽油設(shè)備，由地面部分、井下部分和聯(lián)系地面井下的中間部分所組成；實(shí)際上相當(dāng)于將液壓抽油機(jī)的驅(qū)動油缸及換向閥移動到井下，直接與抽油泵相連，從而取消了抽油桿的一種抽油設(shè)備。井下部分是主要機(jī)組，由液動機(jī)（亦即井下馬達(dá)）、活塞泵和控制滑閥三部分組成，統(tǒng)稱作水力活塞泵。水力活塞泵下到井中液面以下，起著抽汲原油并向地面輸送的作用。地面部分包括地面泵組、井口裝置、加熱裝置、沉析罐

23、、分離器及控制閥等，起著向井下水力活塞泵供給高壓動力液及處理動力液的作用。地面和井下的中間聯(lián)系部分包括各種專用管道及油管，起著將地面動力液輸送到井下水力活塞泵以及將抽出的原油和工作過的廢動力液排回地面的作用。 水力活塞泵裝置的工作流程如圖所示。 油管打撈頭提升皮碗提升閥密封膠圈套管活塞環(huán)液動機(jī)活塞拉桿工 作筒滑閥芯滑閥套抽油活塞游動閥固定閥封隔器卸油閥泵座固定閥水力活塞泵的結(jié)構(gòu)和工作原理 水力活塞泵主要由提升裝置、液動機(jī)、換向滑閥機(jī)構(gòu)、抽油泵和泵座等組成。提升裝置包括打撈頭、提升皮碗、提升閥等零件。反循環(huán)起泵時(shí)，提升閥關(guān)閉，提升皮碗撐開，緊貼在油管內(nèi)壁，使液體推動泵上升；萬一液力起不出泵，還可

24、用打撈車抓住打撈頭將泵起出。液動機(jī)主要由缸套和活塞組成，高壓動力液推動活塞運(yùn)動，借以使抽油泵抽油。換向滑閥機(jī)構(gòu)是水力活塞泵的心臟，主要包括滑閥、滑閥套拉桿。拉桿上帶有長條溝槽，交替通過高壓或低壓液體，使滑閥向上或向下運(yùn)動，從而使液動機(jī)的活塞上、下運(yùn)動。油管打撈頭提升皮碗提升閥密封膠圈套管活塞環(huán)液動機(jī)活塞拉桿工 作筒滑閥芯滑閥套抽油活塞游動閥固定閥封隔器卸油閥泵座固定閥抽油泵由抽油缸套、抽油活塞、游動閥和固定閥等組成。液動機(jī)活塞通過拉桿與抽油活塞連成一體，形成水力活塞泵的游動部分。液動機(jī)活塞的往復(fù)運(yùn)動帶動抽油泵作相同運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)抽油。泵座主要由工作筒和底閥組成，用于支持泵體和構(gòu)成工作流道。常用

25、的水力活塞泵有單管柱單作用式和單管柱雙作用式兩種，一般都是按水力差動式原理進(jìn)行工作的，即利用換向滑閥上、下兩端面的面積差，產(chǎn)生動力液推力差，使滑閥實(shí)現(xiàn)上、下往復(fù)運(yùn)動的自動換向。 油管打撈頭提升皮碗提升閥密封膠圈套管活塞環(huán)液動機(jī)活塞拉桿工 作筒滑閥芯滑閥套抽油活塞游動閥固定閥封隔器卸油閥泵座固定閥u單作用式水力活塞泵 當(dāng)水力活塞泵坐入井下管柱中的泵座內(nèi)并密封完好后，沿油管打入動力液，水力活塞泵就可以進(jìn)行工作。其工作原理是：下沖程時(shí)，動力液經(jīng)打撈頭、上密封接頭和泵座內(nèi)工作筒與液動機(jī)缸套之間的環(huán)形流道，進(jìn)入液動機(jī)活塞下端的缸套內(nèi)，使活塞下端面始終處于高壓動力的作用下。進(jìn)入液動機(jī)活塞下端的動力液，經(jīng)上

26、滑閥套支撐的孔眼，進(jìn)入內(nèi)、外工作筒之間的環(huán)形空間，又上返經(jīng)上密封接頭流進(jìn)液動機(jī)活塞的上端面油管打撈頭提升皮碗提升閥密封膠圈套管活塞環(huán)液動機(jī)活塞拉桿工 作筒滑閥芯滑閥套抽油活塞游動閥固定閥封隔器卸油閥泵座固定閥這時(shí)，液動機(jī)活塞的上、下端都處于高壓動力液的作用下；由于活塞上、下端面承壓面積不同，上端面大于下端面，故作用在液動機(jī)活塞上端面的推力大于下端面推力，活塞在推力差作用下向下運(yùn)動。此時(shí)，換向閥處于下部位置，滑閥體的上端面處于高壓動力液的作用下。油管打撈頭提升皮碗提升閥密封膠圈套管活塞環(huán)液動機(jī)活塞拉桿工 作筒滑閥芯滑閥套抽油活塞游動閥固定閥封隔器卸油閥泵座固定閥當(dāng)液動機(jī)活塞行至下止點(diǎn)時(shí)，拉桿上的

27、上換向槽使滑閥體與滑閥套所形成的滑閥室同液動機(jī)活塞下端的缸套空腔相通，液動機(jī)活塞開始上沖程動作。因?yàn)檫@時(shí)高壓動力液進(jìn)入滑閥室內(nèi)，使滑閥芯上、下兩端都受高壓動力液的作用。由于滑閥芯下端承壓面積大于上端承壓面積，作用于滑閥芯下端面的總推力大于上端面的總推力，故滑閥體被推到上部位置?；y芯上移的結(jié)果，使流向液動機(jī)活塞上端的動力液停止，而液動機(jī)缸上部空腔內(nèi)的乏動力液通過滑閥與低壓的混合液相通。油管打撈頭提升皮碗提升閥密封膠圈套管活塞環(huán)液動機(jī)活塞拉桿工 作筒滑閥芯滑閥套抽油活塞游動閥固定閥封隔器卸油閥泵座固定閥這樣，就造成液動機(jī)活塞上端只承受油、套管環(huán)形空間上返液柱的低壓力，而液動機(jī)活塞下端始終承受著高

28、壓動力液的作用，在上、下端壓力差的作用下，液動機(jī)活塞就開始上行程。這時(shí)，液動機(jī)上部空腔內(nèi)的乏動力液與地層液混合，從排油孔進(jìn)入油、套管環(huán)形空間，返回地面。 油管打撈頭提升皮碗提升閥密封膠圈套管活塞環(huán)液動機(jī)活塞拉桿工 作筒滑閥芯滑閥套抽油活塞游動閥固定閥封隔器卸油閥泵座固定閥當(dāng)液動機(jī)活塞行至上止點(diǎn)時(shí)，拉桿上的下?lián)Q向槽將滑閥室與低壓的混合液溝通，使滑閥芯下端處于低壓，滑閥芯在上端高壓動力液的作用下，重新落到下部位置。這時(shí)，高壓動力液再次流進(jìn)內(nèi)工作筒與外工作筒之間的環(huán)形空間，進(jìn)入液動機(jī)活塞的上端，液動機(jī)活塞又作向下運(yùn)動。油管打撈頭提升皮碗提升閥密封膠圈套管活塞環(huán)液動機(jī)活塞拉桿工 作筒滑閥芯滑閥套抽油活

29、塞游動閥固定閥封隔器卸油閥泵座固定閥就這樣，液動機(jī)活塞在高壓動力液連續(xù)供給的情況下，周而復(fù)始地作上下往復(fù)運(yùn)動；由于液動機(jī)活塞與抽油泵活塞通過拉桿連接在一起，抽油泵活塞也隨之作上、下往復(fù)運(yùn)動，從而將井底液不斷地吸入抽油泵，并經(jīng)油、套管環(huán)形空間，與乏動力液一起被輸送到地面。 水力活塞泵井下機(jī)組的安裝型式 水力活塞泵井下機(jī)組在油井中的安裝有兩種基本類型：固定安裝和自由安裝，如圖所示 。固定安裝，是將井下機(jī)組安裝在一條管柱的底端，隨管柱起下。分為兩種情況：插入固定式和套管固定式。動力油管套管油管水力活塞泵井下機(jī)組泵座套管封隔器3油管7大直徑管8上部密封9小直徑管固定閥座插入固定式：水力活塞泵井下機(jī)組隨

30、動力油管從外油管中下入井內(nèi)，下端插入泵座。l動力液從直徑較小的動力油管注入井內(nèi)，驅(qū)動井下機(jī)組。l原油和乏動力液從動力油管和外油管間的環(huán)形空間返回地面。l所有自由氣全部從油管和套管間的環(huán)形空間導(dǎo)出。動力油管套管油管水力活塞泵井下機(jī)組泵座套管封隔器3油管7大直徑管8上部密封9小直徑管固定閥座套管固定式：水力活塞泵井下機(jī)組隨油管下入井內(nèi)，并固定在一個(gè)套管封隔器上。l動力液從油管送入井內(nèi)，l原油和乏動力液從油管和套管的環(huán)形空間返回地面。l所有自由氣必須經(jīng)水力活塞泵井下機(jī)組導(dǎo)出。插入固定式比套管固定式多了一層動力油管。 動力油管套管油管水力活塞泵井下機(jī)組泵座套管封隔器3油管7大直徑管8上部密封9小直徑管

31、固定閥座自由安裝 ：在自由安裝中，水力活塞泵井下機(jī)組可用循環(huán)動力液在管柱中起下，分為兩種情況，一種是平行管自由式，另一種是套管自由式。l平行管自由式：這種型式包括兩個(gè)平行管柱。水力活塞泵井下機(jī)組從大直徑管柱中循環(huán)至井底，并在一個(gè)固定閥座上形成密封，上部的密封也進(jìn)入油管內(nèi)壁的一個(gè)專用環(huán)箍處。動力液從大直徑管柱中進(jìn)入井下機(jī)組的液動機(jī)，而原油和乏動力液從小直徑管柱中排到地面。自由氣從套管中排出。l套管自由式：只需一條管柱下到套管封隔器上。井下機(jī)組從管柱中循環(huán)至井底并在一個(gè)固定閥座上形成密封，上部密封也進(jìn)入油管內(nèi)壁的一個(gè)專用環(huán)箍處。動力液從管柱中送入井下機(jī)組的液動機(jī)，而原油和乏動力液則從套管中排至地面

32、。自由氣則由井下機(jī)組導(dǎo)出。 我國油田大多采用套管自由式的安裝型式，即水力活塞泵加封隔器的安裝型式，其起、下泵的流程如圖所示。 動力液管線捕捉器出油管線四通閥井下機(jī)組套管油管底閥封隔器水力活塞泵裝置的動力液系統(tǒng) 水力活塞泵裝置的動力液系統(tǒng)基本上有兩類：開式動力液系統(tǒng)和閉式動力液系統(tǒng)。u開式動力液系統(tǒng) 開式動力液系統(tǒng)的特點(diǎn)是乏動力液與地層液混合，并一同采出地面；地面儲罐組必須把砂子和水分離出去，然后取其一部分重作動力液使用。這種系統(tǒng)只需兩個(gè)井下管道：高壓動力液的導(dǎo)管、乏動力液與地層液一起輸送到地面的導(dǎo)管?？梢圆捎脙筛凸苤?，也可以采用一根油管柱，并利用油、套管環(huán)形空間作為液流通道。開式系統(tǒng)中一般用

33、經(jīng)過沉降處理的原油作動力液，這樣，很少需要加化學(xué)添加劑來提高其潤滑性能。如果用水作動力液，就必須加入化學(xué)添加劑（潤滑、防腐和除氧），當(dāng)與采出液混合后，一般就損耗掉了，需要連續(xù)加入，致使生產(chǎn)費(fèi)用增加。 u閉式動力液系統(tǒng) 閉式動力液系統(tǒng)的特點(diǎn)是地面和井下動力液在密閉的回路中循環(huán)，不與采出的地層液相混合。該系統(tǒng)中，需向井中另外下一根動力油管柱，將工作過程中的乏動力液由此管返回地面，從而使動力液可以反復(fù)使用，而且可以保持清潔，只要補(bǔ)充少量潤滑所消耗的動力液。閉式動力液系統(tǒng)大多采用水作動力液，因?yàn)榕c高壓油相比，水的危險(xiǎn)性較小，可能影響生態(tài)平衡的問題也較少。但是，用水作動力液，必須添加潤滑、防腐和除氧等化

34、學(xué)藥劑，因而成本增加；此外，閉式動力液系統(tǒng)設(shè)備也比較昂貴，所以未能被廣泛采用。 電潛泵系統(tǒng)包括電動機(jī)、保護(hù)器、吸入口（或氣體分離器）、多級沉沒離心泵、電纜、控制屏和變壓器等；附屬件有將電纜固定到油管上的電纜卡子、油管掛（井口裝置）、檢測井底壓力和溫度的儀表、單流閥、卸油閥及電纜滾筒等。通常情況下，統(tǒng)稱泵、電機(jī)和保護(hù)器等井下機(jī)組為“電泵”。電泵接在油管上，用油管柱下入井中，沉沒在井液下面抽油。它可適用于垂直井，彎曲井和定向井。電潛泵的井下機(jī)組下入到射孔之上的某一位置，進(jìn)入井筒的地層液經(jīng)過電機(jī)向上流動，將電機(jī)產(chǎn)生的熱量帶走，使電機(jī)冷卻。五、電動潛油離心泵裝置五、電動潛油離心泵裝置帶水力保護(hù)器的潛油

35、電機(jī)潛油泵電纜油管柱固定電纜金屬卡子井口設(shè)備控制臺變壓器帶水力保護(hù)器的潛油電機(jī)潛油泵電纜油管柱固定電纜金屬卡子井口設(shè)備控制臺變壓器井下機(jī)組中，保護(hù)器起著電機(jī)平衡室的作用，即電機(jī)工作時(shí)，電動機(jī)油受熱膨脹，一部分電機(jī)油進(jìn)入保護(hù)器；當(dāng)電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)油冷卻收縮，由保護(hù)器向電機(jī)內(nèi)充油。保護(hù)器使得井液和電機(jī)油的壓力相連通，并且密封電機(jī)殼體的動力端，使井液不能進(jìn)入電機(jī)。油氣分離型吸入口或油氣分離器，是用于分離井液中的游離氣體，并使游離氣進(jìn)入油、套管環(huán)形空間。帶水力保護(hù)器的潛油電機(jī)潛油泵電纜油管柱固定電纜金屬卡子井口設(shè)備控制臺變壓器離心泵是為了提高油井液的壓頭，并將其舉升到地面。泵上部的單流閥，是用于防止停泵時(shí)油管內(nèi)液體回流而引起泵的反轉(zhuǎn)。卸油閥是在提出井下機(jī)組時(shí)，可以將油管柱內(nèi)的井液放掉