采油工程第4章無桿泵采油

1、第一節(jié)第一節(jié) 電動潛油離心泵采油電動潛油離心泵采油第二節(jié)第二節(jié) 水力活塞泵采油水力活塞泵采油第三節(jié)第三節(jié) 水力射流泵采油水力射流泵采油舉升動力傳輸?shù)姆绞讲煌e升動力傳輸?shù)姆绞讲煌袟U泵采油有桿泵采油氣舉采油氣舉采油人工舉升采油人工舉升采油地面能量通過地面能量通過抽油桿抽油桿提供給抽提供給抽油泵，將井底原油舉升至地面油泵，將井底原油舉升至地面的采油方式。的采油方式。利用氣舉氣體的膨脹使井筒利用氣舉氣體的膨脹使井筒中的中的混合液密度混合液密度降低。將流降低。將流到井內(nèi)的原油舉升到地面到井內(nèi)的原油舉升到地面無桿泵采油無桿泵采油地面能量地面能量不通過抽油桿不通過抽油桿提供給提供給抽油泵，將井底原油舉升

2、至地抽油泵，將井底原油舉升至地面的采油方式。面的采油方式。第一節(jié)第一節(jié) 電動潛油離心泵采油電動潛油離心泵采油(1) (1) 能量傳遞過程能量傳遞過程潛油電機(jī)潛油電機(jī)保護(hù)器保護(hù)器分離器分離器多級離心泵多級離心泵潛油電纜潛油電纜井下機(jī)組部分井下機(jī)組部分變壓器變壓器控制屏控制屏接線盒接線盒地面控制部分地面控制部分泄油閥泄油閥單流閥單流閥電力傳電力傳輸部分輸部分(2) (2) 地層流體舉升過程地層流體舉升過程電潛泵舉升方式的主要優(yōu)點(diǎn)：電潛泵舉升方式的主要優(yōu)點(diǎn)：(1) (1) 排量大；排量大；(2) (2) 操作簡單，管理方便；操作簡單，管理方便；(3) (3) 能夠較好地運(yùn)用于斜井與水平井以及海上采油

3、；能夠較好地運(yùn)用于斜井與水平井以及海上采油；(4) (4) 在防蠟方面有一定的作用。在防蠟方面有一定的作用。電潛泵舉升方式的主要缺點(diǎn)：電潛泵舉升方式的主要缺點(diǎn)：(1) (1) 下入深度受電機(jī)功率、油套管直徑、井筒高溫等的限制；下入深度受電機(jī)功率、油套管直徑、井筒高溫等的限制；(2) (2) 比較昂貴，初期投資高；比較昂貴，初期投資高；(3) (3) 作業(yè)費(fèi)用高和停產(chǎn)時(shí)間過長；作業(yè)費(fèi)用高和停產(chǎn)時(shí)間過長；(4) (4) 電機(jī)、電纜易出現(xiàn)故障；電機(jī)、電纜易出現(xiàn)故障；(5) (5) 日常維護(hù)要求高。日常維護(hù)要求高。第一節(jié)第一節(jié) 電動潛油離心泵采油電動潛油離心泵采油( (一一) ) 潛油電機(jī)潛油電機(jī)一、

4、電潛泵采油裝置一、電潛泵采油裝置作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。(2) (2) 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)：轉(zhuǎn)子系統(tǒng)：轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸、扶正軸承、短路環(huán)轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸、扶正軸承、短路環(huán)(3) (3) 止推軸承：止推軸承：作用：承受電機(jī)的軸向力。作用：承受電機(jī)的軸向力。(4) (4) 潤滑油循環(huán)系統(tǒng)：潤滑油循環(huán)系統(tǒng)：軸孔、定轉(zhuǎn)子間隙、通油孔軸孔、定轉(zhuǎn)子間隙、通油孔(1) (1) 定子系統(tǒng)：定子系統(tǒng)：定子鐵芯、定子繞組、電機(jī)殼體定子鐵芯、定子繞組、電機(jī)殼體作用：產(chǎn)生感應(yīng)電流而受力轉(zhuǎn)動，并輸出機(jī)械扭矩。作用：產(chǎn)生感應(yīng)電流而受力轉(zhuǎn)動，并輸出機(jī)械扭矩。作用：電機(jī)運(yùn)行時(shí)，潤滑油從空心軸內(nèi)流入，從軸

5、承處各通油作用：電機(jī)運(yùn)行時(shí)，潤滑油從空心軸內(nèi)流入，從軸承處各通油孔流出，潤滑各軸承；然后進(jìn)入定轉(zhuǎn)子間隙。由于轉(zhuǎn)子的高速孔流出，潤滑各軸承；然后進(jìn)入定轉(zhuǎn)子間隙。由于轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，潤滑油獲得離心力以及潤滑油重力作用，從而使?jié)櫥托D(zhuǎn)，潤滑油獲得離心力以及潤滑油重力作用，從而使?jié)櫥拖陆档诫姍C(jī)底部，補(bǔ)充到空心軸內(nèi)反復(fù)循環(huán)，起到下降到電機(jī)底部，補(bǔ)充到空心軸內(nèi)反復(fù)循環(huán)，起到潤滑和冷卻潤滑和冷卻作用。作用。主要主要結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成組成及其及其作用作用(2) (2) 外廓尺寸細(xì)長；外廓尺寸細(xì)長；(3) (3) 轉(zhuǎn)子和定子分節(jié)；轉(zhuǎn)子和定子分節(jié)；(4) (4) 保證潛油電機(jī)的嚴(yán)格密封；保證潛油電機(jī)的嚴(yán)格密封；(5

6、) (5) 潤滑油循環(huán)系統(tǒng)比較特殊。潤滑油循環(huán)系統(tǒng)比較特殊。(1) (1) 兩極、三相鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)；兩極、三相鼠籠式異步感應(yīng)電機(jī)；潛油電機(jī)主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：潛油電機(jī)主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一、電潛泵采油裝置一、電潛泵采油裝置( (二二) ) 多級離心泵多級離心泵1.1.泵的結(jié)構(gòu)泵的結(jié)構(gòu) 潛油多級離心泵結(jié)構(gòu)示意圖潛油多級離心泵結(jié)構(gòu)示意圖上接頭上接頭殼殼 體體葉葉 輪輪導(dǎo)導(dǎo) 輪輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 軸軸軸軸 套套下接頭下接頭泵吸入口泵吸入口一、電潛泵采油裝置一、電潛泵采油裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：(1) (1) 直徑小、級數(shù)多、長度大；直徑小、級數(shù)多、長度大；(2) (2) 軸向卸載、徑向扶正；軸向卸載、徑向扶正；(3)

7、(3) 泵吸入口裝有特殊裝置，如油氣、油砂分離器等；泵吸入口裝有特殊裝置，如油氣、油砂分離器等；(4) (4) 泵出口上部裝有單流閥和泄油閥。泵出口上部裝有單流閥和泄油閥。一、電潛泵采油裝置一、電潛泵采油裝置 潛油多級離心泵的工作原理與地面離心泵相同。潛油多級離心泵的工作原理與地面離心泵相同。當(dāng)充滿在葉輪流道內(nèi)的液體在離心力作用下，從葉當(dāng)充滿在葉輪流道內(nèi)的液體在離心力作用下，從葉輪中心沿葉片間的流道甩向葉輪四周時(shí)，輪中心沿葉片間的流道甩向葉輪四周時(shí)，液體受葉液體受葉片的作用，使壓力和速度同時(shí)增加，片的作用，使壓力和速度同時(shí)增加，并經(jīng)導(dǎo)輪的流并經(jīng)導(dǎo)輪的流道被引向次一級葉輪，這樣，逐級流過所有的葉

8、輪道被引向次一級葉輪，這樣，逐級流過所有的葉輪和導(dǎo)輪，進(jìn)一步使液體的壓能增加獲得一定的揚(yáng)程。和導(dǎo)輪，進(jìn)一步使液體的壓能增加獲得一定的揚(yáng)程。2.2.泵的增壓原理泵的增壓原理一、電潛泵采油裝置一、電潛泵采油裝置3.3.泵的工作特性泵的工作特性離心泵的特性曲線：揚(yáng)程、功率和泵效隨排量的變化關(guān)系曲線。離心泵的特性曲線：揚(yáng)程、功率和泵效隨排量的變化關(guān)系曲線。潛油離心泵特性曲線圖潛油離心泵特性曲線圖一、電潛泵采油裝置一、電潛泵采油裝置泵的工作特性曲線的校核：泵的工作特性曲線的校核：純水純水油、氣、水混合物油、氣、水混合物(1)(1)水、油、氣混合物有效運(yùn)動粘度的校核水、油、氣混合物有效運(yùn)動粘度的校核wow

9、wo3wggww/of )1(f11)H1()H21(wow3wggoo/wf )1(1f11)H1()H21(一、電潛泵采油裝置一、電潛泵采油裝置泵的工作特性曲線的校核：泵的工作特性曲線的校核：(2)(2)泵排量、壓頭和效率的校核泵排量、壓頭和效率的校核QwmnQKHKKwmwHmwQmKHKHQKQnmQw潛油離心泵粘度校正諾謨圖潛油離心泵粘度校正諾謨圖 一、電潛泵采油裝置一、電潛泵采油裝置( (三三) ) 保護(hù)器保護(hù)器 保護(hù)器是利用井液與電機(jī)油的密度差異，以保護(hù)器是利用井液與電機(jī)油的密度差異，以防止井液進(jìn)入電防止井液進(jìn)入電機(jī)機(jī)造成短路而燒毀電機(jī)的裝置。主要是通過隔離腔連接井液與電造成短路

10、而燒毀電機(jī)的裝置。主要是通過隔離腔連接井液與電機(jī)油來完成這一功能。機(jī)油來完成這一功能。保護(hù)器類型：保護(hù)器類型：連通式、沉淀式和膠囊式保護(hù)器連通式、沉淀式和膠囊式保護(hù)器( (四四) ) 油氣分離器油氣分離器 油氣分離器安裝在泵的液體吸入口處，當(dāng)混氣流體進(jìn)入多級油氣分離器安裝在泵的液體吸入口處，當(dāng)混氣流體進(jìn)入多級離心泵之前，先通過分離器，把自由氣體分離出來，防止和減少離心泵之前，先通過分離器，把自由氣體分離出來，防止和減少氣體進(jìn)泵，保證電潛泵具有良好的工作特性。氣體進(jìn)泵，保證電潛泵具有良好的工作特性。常用的分離器有兩種：常用的分離器有兩種：沉降式和旋轉(zhuǎn)（離心）式沉降式和旋轉(zhuǎn)（離心）式一、電潛泵采油

11、裝置一、電潛泵采油裝置( (五五) ) 潛油電纜潛油電纜潛油電纜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：潛油電纜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 要求便于起下，且不易損壞；要求便于起下，且不易損壞； 要求耐油、氣、水，耐高溫、高壓；要求耐油、氣、水，耐高溫、高壓； 電纜終端有與電機(jī)插配的特殊密封接頭電纜終端有與電機(jī)插配的特殊密封接頭電纜頭；電纜頭； 為滿足油井對機(jī)組尺寸的要求，潛油電纜一般采用圓型和為滿足油井對機(jī)組尺寸的要求，潛油電纜一般采用圓型和扁型，扁型和扁型聯(lián)接在一起的復(fù)合結(jié)構(gòu)；扁型，扁型和扁型聯(lián)接在一起的復(fù)合結(jié)構(gòu)； 要能適應(yīng)施工和環(huán)境溫度，進(jìn)行起下作業(yè)時(shí)，電纜保護(hù)套層要能適應(yīng)施工和環(huán)境溫度，進(jìn)行起下作業(yè)時(shí)，電纜保護(hù)套層不破裂。不破裂。作

12、用：地面向井下機(jī)組傳輸電力。作用：地面向井下機(jī)組傳輸電力。一、電潛泵采油裝置一、電潛泵采油裝置二、電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析方法節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)分析方法（一）電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)組成（一）電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)組成(1) (1) 油層系統(tǒng)油層系統(tǒng)(2) (2) 井筒流動系統(tǒng)井筒流動系統(tǒng)(3) (3) 潛油離心泵系統(tǒng)潛油離心泵系統(tǒng)流入動態(tài)（流入動態(tài)（IPRIPR）氣氣液多相管流流動規(guī)律液多相管流流動規(guī)律H HQ Q和和Q Q特性曲線特性曲線（二）電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法（二）電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法1.1.設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)任務(wù) 確定下泵深度，選擇泵型、電機(jī)、電纜和地面設(shè)備等。

13、確定下泵深度，選擇泵型、電機(jī)、電纜和地面設(shè)備等。2.2.目標(biāo)目標(biāo) 滿足配產(chǎn)要求，效率最高、能耗最小。滿足配產(chǎn)要求，效率最高、能耗最小。3.3.約束條件約束條件(1) (1) 泵的實(shí)際排量在所選泵的推薦范圍內(nèi)；泵的實(shí)際排量在所選泵的推薦范圍內(nèi)；(2) (2) 下泵深度不大于油層中部深度；下泵深度不大于油層中部深度；(3) (3) ；pcDD(4) (4) 進(jìn)泵氣液比進(jìn)泵氣液比 。%8piR二、電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.4.設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容(10) (10) 電潛泵抽油井生產(chǎn)工況參數(shù)的預(yù)測與優(yōu)化。電潛泵抽油井生產(chǎn)工況參數(shù)的預(yù)測與優(yōu)化。(2) (2) 抽油設(shè)備的初選，包括離

14、心泵、電機(jī)、電纜等；抽油設(shè)備的初選，包括離心泵、電機(jī)、電纜等；(7) (7) 計(jì)算設(shè)計(jì)排量和揚(yáng)程下所需要的泵的級數(shù)；計(jì)算設(shè)計(jì)排量和揚(yáng)程下所需要的泵的級數(shù)；(1) (1) 油層產(chǎn)能分析；油層產(chǎn)能分析；(3) (3) 井筒流體壓力、溫度、流體物性分布計(jì)算；井筒流體壓力、溫度、流體物性分布計(jì)算；(4) (4) 下泵深度的確定；下泵深度的確定；(6) (6) 泵的增壓要求量計(jì)算；泵的增壓要求量計(jì)算；(5) (5) 離心泵特性曲線的校正；離心泵特性曲線的校正；(8) (8) 電纜電壓降計(jì)算，確定地面電壓，選擇控制屏；電纜電壓降計(jì)算，確定地面電壓，選擇控制屏；(9) (9) 計(jì)算變壓器的容量，確定變壓器的

15、型號和規(guī)格；計(jì)算變壓器的容量，確定變壓器的型號和規(guī)格；二、電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.1.含氣液體對電泵工作特性的影響含氣液體對電泵工作特性的影響（三）影響電泵工作特性的因素分析（三）影響電泵工作特性的因素分析 揚(yáng)程、排量及效率下降；揚(yáng)程、排量及效率下降； 游離氣體過多時(shí)，葉輪流道的大部分空間被氣體占據(jù)，游離氣體過多時(shí)，葉輪流道的大部分空間被氣體占據(jù)，將會使離心泵停止排液。將會使離心泵停止排液。2.2.液體粘度對電泵工作特性的影響液體粘度對電泵工作特性的影響 液體粘度大使得泵的舉升功率增加；液體粘度大使得泵的舉升功率增加； 同時(shí)泵的揚(yáng)程、排量和效率也有所下降。同時(shí)泵的揚(yáng)

16、程、排量和效率也有所下降。二、電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3.溫度對電泵工作特性的影響溫度對電泵工作特性的影響4.4.砂、蠟等對電泵工作特性的影響砂、蠟等對電泵工作特性的影響 流體溫度對電機(jī)和電纜的絕緣程度有較大的影響；流體溫度對電機(jī)和電纜的絕緣程度有較大的影響； 流體溫度高需要選擇耐溫等級高的電機(jī)和電纜，增加采油成本。流體溫度高需要選擇耐溫等級高的電機(jī)和電纜，增加采油成本。 電泵生產(chǎn)要求含砂小于電泵生產(chǎn)要求含砂小于0.05%0.05%； 蠟沉積堵塞葉導(dǎo)輪蠟沉積堵塞葉導(dǎo)輪流道，井液阻力增加。流道，井液阻力增加。電機(jī)負(fù)荷增加，嚴(yán)重時(shí)過載停機(jī)。電機(jī)負(fù)荷增加，嚴(yán)重時(shí)過載停機(jī)。

17、泵排量下降。泵排量下降。5.5.其它如沉沒度、井下壓力等與氣體影響有關(guān)。其它如沉沒度、井下壓力等與氣體影響有關(guān)。二、電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開式水力活塞泵采油系統(tǒng)開式水力活塞泵采油系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 水力活塞泵采油水力活塞泵采油一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理高壓泵機(jī)組高壓泵機(jī)組高壓控制管匯高壓控制管匯動力液處理裝置動力液處理裝置計(jì)量裝置計(jì)量裝置地面管線地面管線地面流程地面流程井口井口井下器具管柱結(jié)構(gòu)井下器具管柱結(jié)構(gòu)水力活塞泵井下機(jī)組水力活塞泵井下機(jī)組油井裝置油井裝置液馬達(dá)液馬達(dá)抽油泵抽油泵滑閥控制機(jī)構(gòu)滑閥控制機(jī)構(gòu)工作原理：工作原理：動力液地面

18、加壓；動力液地面加壓；油管或?qū)Ｓ脛恿σ汗茌斔停挥凸芑驅(qū)Ｓ脛恿σ汗茌斔?；動力液被傳至井下液馬達(dá)處；動力液被傳至井下液馬達(dá)處；滑閥控制機(jī)構(gòu)換向；滑閥控制機(jī)構(gòu)換向；動力液驅(qū)動液馬達(dá)；動力液驅(qū)動液馬達(dá)；液馬達(dá)做往復(fù)運(yùn)動；液馬達(dá)做往復(fù)運(yùn)動；液馬達(dá)通過活塞桿帶動抽油泵做往復(fù)運(yùn)動；液馬達(dá)通過活塞桿帶動抽油泵做往復(fù)運(yùn)動；原油被增壓舉升。原油被增壓舉升。一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理開式水力活塞泵采油系統(tǒng)開式水力活塞泵采油系統(tǒng)適適應(yīng)應(yīng)條條件件主要缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)：油層深度與排量范圍大；油層深度與排量范圍大；含蠟；含蠟；稠油；稠油；井斜。井斜。(1) (1) 機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求

19、高；機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高；(2) (2) 地面流程大，投資高地面流程大，投資高( (規(guī)模效益規(guī)模效益) )；一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理(2) (2) 按動力液循環(huán)分類按動力液循環(huán)分類(3) (3) 按動力液性質(zhì)分類按動力液性質(zhì)分類水力活塞泵采油系統(tǒng)類型分類水力活塞泵采油系統(tǒng)類型分類：(1) (1) 按系統(tǒng)井?dāng)?shù)分類按系統(tǒng)井?dāng)?shù)分類乏動力液不與產(chǎn)出液混合。乏動力液不與產(chǎn)出液混合。乏動力液與產(chǎn)出液混合。乏動力液與產(chǎn)出液混合。單井流程系統(tǒng)；單井流程系統(tǒng)； 多井集中泵站系統(tǒng)；多井集中泵站系統(tǒng)； 大型集中泵站系統(tǒng)。大型集中泵站系統(tǒng)。閉式循環(huán)方式：閉式循環(huán)方式：開式循

20、環(huán)方式：開式循環(huán)方式：原油動力液水力活塞泵采油系統(tǒng)原油動力液水力活塞泵采油系統(tǒng)水基動力液水力活塞泵采油系統(tǒng)水基動力液水力活塞泵采油系統(tǒng)一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理(4) (4) 按井下泵的安裝方式分類按井下泵的安裝方式分類固定式安裝：固定式安裝：整個(gè)泵隨油管下入井內(nèi)，優(yōu)點(diǎn)是泵徑大、整個(gè)泵隨油管下入井內(nèi)，優(yōu)點(diǎn)是泵徑大、排量大，缺點(diǎn)是起泵必須起油管。排量大，缺點(diǎn)是起泵必須起油管。插入式安裝：插入式安裝：泵工作筒隨大直徑油管下入井內(nèi)，而沉沒泵工作筒隨大直徑油管下入井內(nèi)，而沉沒泵機(jī)組則用小直徑油管下入，插到泵工作筒內(nèi)。泵機(jī)組則用小直徑油管下入，插到泵工作筒內(nèi)。投入式安裝

21、：投入式安裝：又分單管封隔式和平行管柱式，泵工作筒又分單管封隔式和平行管柱式，泵工作筒隨油管下至井底，沉沒泵機(jī)組則從油管中投入，使用液力隨油管下至井底，沉沒泵機(jī)組則從油管中投入，使用液力下泵和起泵，優(yōu)點(diǎn)是起下泵方便，缺點(diǎn)是泵徑受到限制，下泵和起泵，優(yōu)點(diǎn)是起下泵方便，缺點(diǎn)是泵徑受到限制，排量較小。排量較小。一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理最常用的三種水力活塞泵抽油裝置最常用的三種水力活塞泵抽油裝置(1) (1) 開式循環(huán)單管封隔器投入式水力活塞泵采油系統(tǒng)；開式循環(huán)單管封隔器投入式水力活塞泵采油系統(tǒng)；一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理(2) (

22、2) 閉式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵采油系統(tǒng)；閉式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵采油系統(tǒng)；平行旁通管為乏動力液的流道。平行旁通管為乏動力液的流道。一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理(3) (3) 開式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵采油系統(tǒng)。開式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵采油系統(tǒng)。 平行管通到封平行管通到封隔器下部，以排放隔器下部，以排放封隔器下部聚集的封隔器下部聚集的氣體。氣體。一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理 開式水力活塞泵采油系統(tǒng)開式水力活塞泵采油系統(tǒng) 閉式水力活塞泵采油系統(tǒng)閉式水力活塞泵采油系統(tǒng)一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理一、水力活

23、塞泵采油系統(tǒng)舉升原理二、水力活塞泵井下機(jī)組二、水力活塞泵井下機(jī)組(1) (1) 液馬達(dá)：液馬達(dá)：將動力液的壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能帶動泵工作。將動力液的壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能帶動泵工作。(2) (2) 泵：泵：將液馬達(dá)傳遞給它的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓能，將液馬達(dá)傳遞給它的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓能，用來提高油層產(chǎn)出液的壓能。用來提高油層產(chǎn)出液的壓能。(3) (3) 主控滑閥：主控滑閥：利用液壓差動原理控制液馬達(dá)和泵柱塞利用液壓差動原理控制液馬達(dá)和泵柱塞做往復(fù)運(yùn)動的換向控制機(jī)構(gòu)。做往復(fù)運(yùn)動的換向控制機(jī)構(gòu)。單單作作用用泵泵工工作作原原理理示示意意圖圖三、水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(2)(

24、2)決定開式或閉式系統(tǒng)；決定開式或閉式系統(tǒng)；(3)(3)決定油井氣體全部泵出，還是放氣；決定油井氣體全部泵出，還是放氣；(4)(4)選擇合適的井下裝置；選擇合適的井下裝置；(5)(5)系統(tǒng)工況參數(shù)確定；系統(tǒng)工況參數(shù)確定；(6)(6)決定建設(shè)泵站還是單井系統(tǒng)；決定建設(shè)泵站還是單井系統(tǒng)；(7)(7)選擇地面泵組；選擇地面泵組；(8)(8)設(shè)計(jì)動力液系統(tǒng)。設(shè)計(jì)動力液系統(tǒng)。(1)(1)油井產(chǎn)能分析；油井產(chǎn)能分析；井筒流體物性分布井筒流體物性分布下泵深度下泵深度井筒壓力分布井筒壓力分布井筒溫度分布井筒溫度分布動力液排量動力液排量泵效泵效功率與舉升效率功率與舉升效率第三節(jié)第三節(jié) 水力射流泵采油水力射流泵采

25、油一、水力射流泵采油系統(tǒng)一、水力射流泵采油系統(tǒng)高壓泵機(jī)組高壓泵機(jī)組井下器具管柱結(jié)構(gòu)井下器具管柱結(jié)構(gòu)井口井口高壓控制管匯高壓控制管匯計(jì)量裝置計(jì)量裝置動力液處理裝置動力液處理裝置地面管線地面管線系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成油井裝置油井裝置地面流程地面流程射流泵射流泵 通過注入井內(nèi)的高壓動力液的能通過注入井內(nèi)的高壓動力液的能量傳遞給井下油層產(chǎn)出液。量傳遞給井下油層產(chǎn)出液。水力射流泵舉升原理水力射流泵舉升原理一、水力射流泵采油系統(tǒng)一、水力射流泵采油系統(tǒng)射流泵采油井下系統(tǒng)示意圖射流泵采油井下系統(tǒng)示意圖優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：(1)(1)沒有運(yùn)動部件，結(jié)構(gòu)緊湊，泵排量范沒有運(yùn)動部件，結(jié)構(gòu)緊湊，泵排量范圍大。圍大。(2) 可利用動

26、力液的熱力及化學(xué)特性，適可利用動力液的熱力及化學(xué)特性，適用于高凝油、稠油、高含蠟油井。用于高凝油、稠油、高含蠟油井。(3) 對定向井、水平井和海上叢式井的舉對定向井、水平井和海上叢式井的舉升有良好的適應(yīng)性。升有良好的適應(yīng)性。 井下射流泵工作示意圖井下射流泵工作示意圖二、水力射流泵工作特性二、水力射流泵工作特性( (一一) )射流泵工作原理射流泵工作原理動力液地面加壓；動力液地面加壓；油管或?qū)Ｓ脛恿σ汗茌斔?；油管或?qū)Ｓ脛恿σ汗茌斔?；動力液被傳至井下噴嘴；動力液被傳至井下噴嘴；通過噴嘴將壓能轉(zhuǎn)換動能；通過噴嘴將壓能轉(zhuǎn)換動能；嘴后形成低壓區(qū)；嘴后形成低壓區(qū)；動力液與油層產(chǎn)出液在喉管中混合；動力液與油

27、層產(chǎn)出液在喉管中混合；經(jīng)擴(kuò)散管動能轉(zhuǎn)換成壓能；經(jīng)擴(kuò)散管動能轉(zhuǎn)換成壓能；混合液的壓力提高后被舉升到地面?；旌弦旱膲毫μ岣吆蟊慌e升到地面。 井下射流泵工作示意圖井下射流泵工作示意圖水力射流泵排量、揚(yáng)程取決于噴嘴面積與喉管面積的比值。水力射流泵排量、揚(yáng)程取決于噴嘴面積與喉管面積的比值。二、水力射流泵工作特性二、水力射流泵工作特性（二）射流泵基本方程（二）射流泵基本方程(1) (1) 井筒流體溫度分布計(jì)算：井筒流體溫度分布計(jì)算：(2)(2)泵效：泵效：)()(211323PPqPPqHME(3) (3) 噴嘴與喉管直徑：噴嘴與喉管直徑：1311/ )(06082. 0PPqAn/2nnAd RAAnt

28、/2ttAd 與水力活塞泵井筒流體溫度分布計(jì)算相同。與水力活塞泵井筒流體溫度分布計(jì)算相同。地層液與動力液得失能量之比。地層液與動力液得失能量之比。噴嘴噴嘴: :喉管喉管: :面積比面積比二、水力射流泵工作特性二、水力射流泵工作特性 環(huán)空過流面積越小，油井產(chǎn)出流體流過該面積的環(huán)空過流面積越小，油井產(chǎn)出流體流過該面積的速度就越高。流體的壓力隨其流速增加而下降，在高速度就越高。流體的壓力隨其流速增加而下降，在高流速下壓力將下降到流體的蒸汽壓，導(dǎo)致蒸汽穴的形流速下壓力將下降到流體的蒸汽壓，導(dǎo)致蒸汽穴的形成，該過程稱之為氣蝕。成，該過程稱之為氣蝕。(4)(4)氣蝕氣蝕氣蝕氣蝕節(jié)流作用節(jié)流作用氣蝕損害氣蝕

29、損害極限環(huán)空過流面積極限環(huán)空過流面積12n113A5 .1214qPP二、水力射流泵工作特性二、水力射流泵工作特性 井下射流泵工作示意圖井下射流泵工作示意圖射流泵無量綱特性曲線射流泵無量綱特性曲線（三）射流泵特性曲線（三）射流泵特性曲線13qqM )PP()PP(H2132二、水力射流泵工作特性二、水力射流泵工作特性三、水力射流泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)三、水力射流泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)(7) (7) 水力水力射流泵油井工況參數(shù)預(yù)測。射流泵油井工況參數(shù)預(yù)測。(2) (2) 從井底向上計(jì)算井筒壓力分布，由泵的泵入口壓力確從井底向上計(jì)算井筒壓力分布，由泵的泵入口壓力確定下泵深度定下泵深度( (考慮到極限氣蝕泵

30、吸入口壓力的影響考慮到極限氣蝕泵吸入口壓力的影響) )。(4) (4) 井筒流體溫度分布計(jì)算。井筒流體溫度分布計(jì)算。(3) (3) 根據(jù)根據(jù)泵特性曲線的最佳點(diǎn)確定動力液的排量。泵特性曲線的最佳點(diǎn)確定動力液的排量。(5) (5) 由混合液井口壓力計(jì)算泵的混合液出口壓力。由混合液井口壓力計(jì)算泵的混合液出口壓力。(6) (6) 由混合液出口壓力計(jì)算動力液的井口壓力。由混合液出口壓力計(jì)算動力液的井口壓力。(1) (1) 油層油層IPRIPR曲線計(jì)算，并確定設(shè)計(jì)產(chǎn)液量下的井底流壓。曲線計(jì)算，并確定設(shè)計(jì)產(chǎn)液量下的井底流壓。 在油田開發(fā)過程中，越來越多的油井自身能量不足在油田開發(fā)過程中，越來越多的油井自身能

31、量不足以將原油從井下舉升到地面，需要人工地補(bǔ)充舉升能量。以將原油從井下舉升到地面，需要人工地補(bǔ)充舉升能量。人工舉升的目的人工舉升的目的就是人為地為油藏流體補(bǔ)充能量、維持就是人為地為油藏流體補(bǔ)充能量、維持一個(gè)低的井底流壓，使得油層能夠提供所要求量的流體一個(gè)低的井底流壓，使得油層能夠提供所要求量的流體( (特別是油量特別是油量) )，并將其舉升到地面。，并將其舉升到地面。 目前礦場應(yīng)用的人工舉升方法多種多樣，選擇一個(gè)合目前礦場應(yīng)用的人工舉升方法多種多樣，選擇一個(gè)合適的方式對油井和油田的長期效益是非常重要的。適的方式對油井和油田的長期效益是非常重要的。常用人工舉升方式的綜合對比分析常用人工舉升方式的

32、綜合對比分析 方法指標(biāo)游梁式抽油機(jī)有桿泵采油電潛泵采油水力活塞泵采油水力噴射泵采油氣舉采油系統(tǒng)示意圖組成抽油機(jī)抽油桿抽油泵井下部分地面部分中間部分動力元件執(zhí)行元件控制裝置輔助裝置地面部分噴射泵地面部分氣舉管柱工作原理略略略略略能量傳遞電網(wǎng)電機(jī)曲柄軸驢頭抽油桿井下泵流體電網(wǎng)電纜潛油電機(jī)離心泵流體動力液液馬達(dá)井下泵流體動力液噴射泵混合室喉管流體高壓氣氣舉凡爾流體基本參數(shù)沖程、沖數(shù)、泵徑、下泵深度、泵效、載荷、扭矩、功率、能耗排量、揚(yáng)程、效率、下泵深度、泵效、功率、能耗動力液注入壓力、注入量、下泵深度、泵效、功率、能耗動力液注入壓力、注入量、下泵深度、泵效、功率、能耗注氣點(diǎn)深度、注入氣液比、注入壓力

33、、效率、能耗常用人工舉升方式的綜合對比分析常用人工舉升方式的綜合對比分析常用人工舉升方式的綜合對比分析常用人工舉升方式的綜合對比分析 方法指標(biāo)游梁式抽油機(jī)有桿泵采油電潛泵采油水力活塞泵采油水力噴射泵采油氣舉采油油井流入動態(tài)、多相管流規(guī)律、井筒溫度場設(shè)計(jì)理論抽油桿柱設(shè)計(jì)，載荷、扭矩、功率、泵效計(jì)算電纜電機(jī)發(fā)熱對溫度的影響，泵效、功率、能耗計(jì)算動力液對溫度的影響，動力液量、功率、效率計(jì)算動力液對溫度的影響，泵型確定，動力液量、氣蝕、沉沒鋁、功率、效率計(jì)算注氣點(diǎn)、氣舉產(chǎn)量確定，注入?yún)?shù)計(jì)算，管柱設(shè)計(jì)基建費(fèi)用機(jī)桿中等抽油泵低地面低泵價(jià)高地面高泵價(jià)中等地面高泵價(jià)低壓縮機(jī)高其它低典型情況效率5 0 6 0

34、 %5 0 %3 0 4 0 %1 0 3 0 %5 3 0 %參數(shù)調(diào)整易；可改變沖程、沖數(shù)、泵徑和工作時(shí)間難；需謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)易；改變動力液排量易；調(diào)節(jié)動力液排量易；改變注入氣量斜井適應(yīng)性差適應(yīng)性較好適應(yīng)性好適應(yīng)性好適應(yīng)性好海上應(yīng)用差好較好較好好污染防噴盒漏油噪音較高較小較小較小油井處較小壓縮機(jī)噪音高管理水平要求一般高高高一般維護(hù)要求一般高高一般一般常用人工舉升方式的綜合對比分析常用人工舉升方式的綜合對比分析 除了表中指標(biāo)外，還可以進(jìn)行各種采油方式對排量、下泵深除了表中指標(biāo)外，還可以進(jìn)行各種采油方式對排量、下泵深度、原油粘度、含砂、含蠟、氣油比、腐蝕、結(jié)垢、檢泵作業(yè)、度、原油粘度、含砂、含蠟、氣油

35、比、腐蝕、結(jié)垢、檢泵作業(yè)、占地大小、故障診斷等指標(biāo)的對比分析。占地大小、故障診斷等指標(biāo)的對比分析。美國推薦的采油方式適應(yīng)性圖版 常 規(guī) 有 桿 泵 電 動 潛 油 離 心 泵 水 力 活 塞 泵 產(chǎn) 液 量 下 泵 深 度 常用人工舉升方式的綜合對比分析常用人工舉升方式的綜合對比分析BlaisBlais等等(1986)(1986)提出的柱塞氣舉、有桿泵、氣舉和電潛泵舉升最佳使用范圍提出的柱塞氣舉、有桿泵、氣舉和電潛泵舉升最佳使用范圍 常用人工舉升方式的綜合對比分析常用人工舉升方式的綜合對比分析0.11101001000100000100020003000400050006000泵深(m)產(chǎn)量(

36、m3/d)水力活塞泵水力射流泵BlaisBlais等等(1986)(1986)提出的水力活塞泵和水力射流泵舉升最佳使用范圍提出的水力活塞泵和水力射流泵舉升最佳使用范圍 常用人工舉升方式的綜合對比分析常用人工舉升方式的綜合對比分析 (1) 基于抽油機(jī)井、電動潛油離心泵井、地面驅(qū)動螺桿泵井基于抽油機(jī)井、電動潛油離心泵井、地面驅(qū)動螺桿泵井3種種機(jī)械采油方式的生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法，對這機(jī)械采油方式的生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論與方法，對這3種采油方式分種采油方式分別進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使油井即要能充分發(fā)揮油井的產(chǎn)能，又要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)別進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使油井即要能充分發(fā)揮油井的產(chǎn)能，又要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量等技術(shù)指標(biāo)，并進(jìn)行舉升設(shè)備工況指標(biāo)預(yù)測和工作參數(shù)的優(yōu)化。量等技術(shù)指標(biāo)，并進(jìn)行舉升設(shè)備工況指標(biāo)預(yù)測和工作參數(shù)的優(yōu)化。 (2) 相對日運(yùn)行費(fèi)用是衡量油田油井單井經(jīng)濟(jì)效益的一