采油工藝與裝備培訓課件

1、采油工藝與裝備 東北石油大學機電工程系高 勝油田開發(fā)階段的劃分1. 按產(chǎn)量劃分階段產(chǎn)量上升階段 產(chǎn)量穩(wěn)產(chǎn)階段產(chǎn)量遞減階段 2. 按開采方法劃分階段一次采油階段：利用油藏本身的天然能量開采石油的方法。這一階段可開采出原油地質儲量的10%-15%。 2. 按開采方法劃分階段二次采油階段：一次采油過程中，油藏能量不斷被消耗，依靠天然能量采油無法維持采油速度，由人工向油藏中注水或者注氣以補充地層能量二增加采油量的方法。這一階段可開采原油地質儲量的20%-30%。三次采油階段：針對一次、二次未能采出的剩余在油藏中的原油，向地層注入其他驅油劑或者引入其它能量來提高原油采收率的方法。油田開發(fā)階段的劃分3.

2、按油田綜合含水方法劃分開發(fā)階段：實際常用方法無水采油期(綜合含水率小于2%)低含水采油期(綜合含水率2%-40%)中含水采油期(綜合含水率40%-80%)高含水采油期(綜合含水率80%-90%)特高含水采油期(綜合含水率90%以上)油田開發(fā)階段的劃分含水率：油井產(chǎn)出液量中水所占的質量分數(shù)自噴人工舉升有桿泵采油方法常規(guī)（抽油機）螺桿泵無桿泵潛油電泵水力泵水力活塞泵氣舉連續(xù)氣舉潛油電動離心泵潛油電動螺桿泵水力射流泵間歇氣舉自噴采油定義：依靠油層本身的能量使由噴到地面能量來源：井底油流具有足夠的壓力；隨同原油一起進入井底的溶解氣所具有的彈性膨脹能量。自噴采油的四個環(huán)節(jié)：油層滲流：原油從油層到井底 井

3、筒流動：從井底沿著井筒上升到井口油嘴節(jié)流：原油到井口之后通過油嘴的流動地面管線流動：沿著地面管線到分離器，然后通過油氣分離將油和天然氣分開，分別計量后，原油進入儲油罐以備輸運，天然氣進入集輸管線或儲運或使用。地面:抽油機地下:抽油泵中間:抽油桿抽油機游梁連桿平衡塊曲柄電機皮帶輪減速箱支架驢頭懸繩器常規(guī)型1.抽油機（地面設備）分類游梁式無游梁式常規(guī)型前置型變形游梁 支架在驢頭和曲柄連桿之間， 上、下沖程時間相等。常規(guī)型 古老，應用廣泛。 四連桿機構：1桿：曲柄；2桿：連桿； 3桿：游梁；4桿：虛桿。游梁式抽油機 抽油機機構簡圖 游梁式抽油機結構 電機；減速箱；曲柄；連桿；游梁；平衡塊；支架；驢頭

4、；制動器；懸繩器。驢頭將游梁前端往復圓弧運動，變?yōu)槌橛蜅U垂直往復運動。驢頭目的：對中井口。2. 型號（標準化）CYJ （Y） （F） （B） （Q） 抽油機 懸點載荷 沖程（m） 最大扭矩 平衡方式 （x10KN） 例，CYJ8-3-37-HB： 懸點載荷80kN ； 沖程3m； 扭矩37； H圓弧齒輪箱； B曲柄平衡。常規(guī)型：支點在中間，動力在尾部（見圖9-2）； 雙驢頭抽油機（變力臂，節(jié)能。）；前置式：支點在尾部，動力在中間（見圖9-3）。前置式擺桿式游梁抽油機是采用曲柄-擺桿帶動搖桿機構作往復直線運動的新結構抽油機，擺桿針對懸點上下沖程載荷大小的變化自行調整力矩，使減速器工作扭矩始終處于

5、最佳狀態(tài)，達到較游梁抽油機節(jié)能約50%的效果，是一種具有廣闊發(fā)展前景的抽油機。 減速箱在支架的前面，縮短了游梁的長度，減小了抽油機的規(guī)格尺寸，上、下沖程時間不等，從而降低了上沖程動載荷及減速箱的最大扭距和需要的電機功率。前置型變形異相型、旋轉驢頭式、大輪式以及六桿式雙游梁。提高沖程、節(jié)能及改善抽油機的結構特性和受力狀態(tài)。雙驢頭抽油機目前廣泛采用的是常規(guī)型游梁式抽油機，它通常采用齒輪式減速器傳動、電動機驅動、曲柄平衡或復合平衡、側轉式驢頭等結構。數(shù)十年來，在機械采油中始終占據(jù)主要地位。但是，常規(guī)型游梁式抽油機及其他型式的游梁式抽油機，受其結構的限制，不易實現(xiàn)長沖程。此外，由于受其四連桿機構的限制

6、，常規(guī)型游梁式抽油機平衡效果不佳、動載荷大、能耗大。 常規(guī)游梁抽油機的缺點與常規(guī)型游梁式抽油機相比，雙驢頭抽油機將游梁后臂改為變形圓弧形狀的后驢頭，使得原固定的四連桿機構，變?yōu)榭勺儏?shù)四連桿機構，在懸點載荷較大時，其游梁后臂長度較大，使曲柄軸扭矩不至于過大；懸點載荷較少時，其游梁后臂較少，使曲柄的載荷扭矩不至于過少，降低了扭矩峰值。由于雙驢頭抽油機具有變力臂、運行平穩(wěn)、扭矩波動小、起動容易、工作效率高、能耗低等優(yōu)點，并且適用于中、低粘度原油和高含水原油的開采，因此其具有良好的推廣應用前景。 曲柄0度位置曲柄90度位置曲柄180度位置曲柄270度位置無游梁 ：為了減輕抽油機重量，擴大設備的使用范

7、圍以及改善其技術經(jīng)濟指標，特點多為長沖程低沖次，適合于深井和稠油井采油。 機械式無游梁抽油機液壓式無游梁抽油機 鏈條式機械式無游梁抽油機 曲柄連桿式 潛油電泵全稱為電動潛油離心泵，簡稱電泵，是重要的機械采油方法。優(yōu)點：排量大、自動化程度高無桿泵： 潛油電泵采油(1) 地面部分: 包括變壓器、控制屏、接線盒和特殊井口裝置等。(2) 中間部分: 主要有油管和電纜。(3) 井下部分: 主要有多級離心泵、油氣分離器、潛油電機和保護器。1. 系統(tǒng)組成系統(tǒng)工作過程 氣舉采油法 : 當油井不能自噴時，除采用前面介紹的人工舉升方法外，還可以人為地把氣體(天然氣或空氣)壓入井底，使原油噴到地面的采油方法 。 優(yōu)

8、點：設備比較簡單、管理調節(jié)較方便。在新井誘導油流及作業(yè)井的排液方面氣舉也有其優(yōu)越性。 缺點：需壓縮機和高壓管線，地面系統(tǒng)設備復雜，投資大，氣利用率低。 氣舉采油 連續(xù)氣舉是將高壓氣體連續(xù)地注入井內，使其和地層流入井底的流體一同連續(xù)從井口噴出的氣舉方式。 它適用于采油指數(shù)高和因井深造成井底壓力較高的井。 間歇氣舉是將高壓氣間歇地注入井中，將地層流入井底的流體周期性地舉升到地面的氣舉方式。 間歇氣舉既可用于低產(chǎn)井，也可用于采油指數(shù)高、井底壓力低，或者采油指數(shù)與井底壓力都低的井。氣舉采油螺桿泵螺桿泵是一種容積式旋轉型水力機械。它是利用相互嚙合的螺桿與襯套間容積的變化為流體增加能量的。螺桿泵常用于輸送

9、潤滑油、密封油及油氣混輸?shù)取?一、螺桿泵的基本知識一、螺桿泵的基本知識 螺桿泵于1930 年發(fā)明后主要用于工業(yè)領域泵送粘稠液體，只是近20 年內 作為一種人工舉升采油手段用于開采稠油和含砂原油。它是一種容積泵，特點是結構簡單、尺寸小、重量輕，不會出現(xiàn)泵卡、氣鎖、被砂蠟垢等堵塞，不會形成乳化液。 螺桿泵是開采稠油和含砂原油的一種很好手段，其容積效率隨原油粘度升高而升高，不象離心泵那樣隨原油粘度升高泵效急劇下降。目前，法國MAPE公司生產(chǎn)的螺桿泵可以在含砂量高達60%的井況下正常工作，系統(tǒng)效率在50%以上，比電潛螺桿泵高1倍以上，比普通螺桿泵高14%。電潛螺桿泵采油裝置螺桿泵在油田的應用二、螺桿泵

10、的主要零部件螺桿泵主要由螺桿及與之相配套的襯套組成。如圖所示：螺桿的任一斷面都是半徑為R的圓。整個螺桿的形狀可以看成是由很多半徑為R的薄圓盤組成，不過這些圓盤的中心O1分布在一條圓柱螺旋線上。該圓柱的半徑為螺桿泵的偏心距離e、螺旋線的螺距為t。1、轉子（螺桿）：tedcba二、螺桿泵的主要零部件二、螺桿泵的主要零部件 如圖所示：襯套的斷面形狀是由兩個半徑為R(等于螺桿斷面的半徑)的半圓和兩個長度為4e的直線段組成的長圓形。襯套的內表面就是由很多個這樣的斷面所組成的導程為t(t=2e)的雙頭內螺旋面。襯套的旋向與螺桿的旋向是相同的。2、定子(襯套)：其它襯套斷面形狀二、螺桿泵的主要零部件襯套一般

11、用橡膠材料制成。必須根據(jù)抽汲混合液的性質和泵工作條件來選取，如抽取油類、弱酸和堿等介質，可用丁腈橡膠作襯套材料；而要求在高耐磨、高強度和耐油、耐苯條件下工作，則可選取聚氨脂橡膠作襯套材料。三、螺桿泵的工作原理當螺桿轉動時，螺桿襯套副中靠近吸入端的第一個腔室的容積增加，形成負壓，在壓力差的作用下，液體被吸入第一個腔室。 隨著螺桿的繼續(xù)轉動，工作腔容積不斷增至最大后，該腔室形成封閉，以螺旋方式向排出端移動，并最終在排出端消失。同時在吸入端又形成新的密封腔。由于密封腔室的不斷形成、推移和消失，使混合液通過一個一個密封腔室，從吸入端推擠到排出端，壓力不斷升高。螺桿泵利用螺桿的回轉來吸排液體的。四、旋向

12、、轉向、流向關系即螺桿的螺旋旋向(左旋或右旋)、螺桿的轉向(順時針或逆時針)和混合液的流向三者之間的關系。如圖所示，螺桿為左旋，假設觀察者位于螺桿的一端，如螺桿作順時針轉動，則混合液背向觀察者；如螺桿作逆時針方向轉動，則混合液流向觀察者。將螺桿改為右旋，如螺桿作順時針方向轉動，則混合液流向觀察者；如螺桿作逆時針方向轉動，則混合液背向觀察者。 由此可見，旋向、轉向和流向三個因素中，給定任意兩個因素，可確定第三個因素。1、由于螺桿泵的襯套由橡膠制成，螺桿與襯套間的相對運動為滾動加滑動，為高粘、高含砂、高含氣原油的輸送創(chuàng)造了有利的條件，加之螺桿泵的運動件少，過流面積大，油流擾動小，使其能在高粘原油中高效工作。 2、由于密封腔室的推移速度是恒定的，理論上螺桿泵的流量是非常均勻的，不存在流量波動。五、螺桿泵的特點七、螺桿泵的種類按其螺桿數(shù)目的不同，可分為單螺桿、雙螺桿、三螺桿和五螺桿等；按其螺桿螺距可分為長、中、短螺距三種；按其結構型式可分為臥式、立式、法蘭式和側掛式等。在油田所用的螺桿式油氣混輸泵中，以單螺桿泵和雙螺桿泵為主。78941、單螺桿泵單螺桿泵組成示意圖1-排出口；2螺桿；3螺桿襯套； 4填料密封器； 5萬向軸總成； 吸入口； 軸承； 8傳動主軸； 9-底座如圖所示：雙螺