有桿泵及無(wú)桿泵采油技術(shù)

石油工程概論(GeneralIntroductionofPetroleumEngineering)有桿泵及無(wú)桿泵采油技術(shù)第四章石油天然氣工程學(xué)院第一節(jié)游梁式抽油裝置及泵的工作原理一、抽油裝置其它附件設(shè)備組成抽油機(jī)（地面）抽油桿（傳動(dòng)動(dòng)力）抽油泵（井筒內(nèi)）石油天然氣工程學(xué)院抽油機(jī)是有桿深井泵采油的主要地面設(shè)備，它將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，包括游梁式抽油機(jī)和無(wú)游梁式抽油機(jī)兩種。1、抽油機(jī)第一節(jié)游梁式抽油裝置及泵的工作原理石油天然氣工程學(xué)院1、抽油機(jī)第一節(jié)游梁式抽油裝置及泵的工作原理游梁-連桿-曲柄機(jī)構(gòu)減速箱動(dòng)力設(shè)備輔助裝置游梁式抽油機(jī)組成工作時(shí)，動(dòng)力設(shè)備將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)減速箱傳遞給曲柄，帶動(dòng)曲柄作低速旋轉(zhuǎn)；曲柄通過(guò)連桿帶動(dòng)游梁作上下擺動(dòng)；掛在驢頭上的懸繩器通過(guò)抽油桿帶動(dòng)井下深井泵作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把油抽到地面。工作原理石油天然氣工程學(xué)院2、抽油泵工作筒(外筒和襯套)柱塞游動(dòng)凡爾(排出閥)

固定凡爾(吸入閥)主要組成抽油泵是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體壓能的設(shè)備。第一節(jié)游梁式抽油裝置及泵的工作原理柱塞游動(dòng)凡爾工作筒固定凡爾石油天然氣工程學(xué)院泵的類型B-桿式泵A-管式泵1—油管；2—鎖緊卡；3—柱塞；4—游動(dòng)凡爾；5—工作筒；6—固定凡爾第一節(jié)游梁式抽油裝置及泵的工作原理按照抽油泵在油管中的固定方式可分為：管式泵和桿式泵石油天然氣工程學(xué)院（1）管式抽油泵：

－下泵深度較小的高產(chǎn)油井缺點(diǎn)工作筒在地面組裝好后接在油管柱下端，隨油管一起下入井內(nèi)，然后投入固定凡爾，最后把柱塞接在抽油桿柱下端下入泵筒內(nèi)。特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，在相同油管直徑下，允許下入的泵徑較桿式泵大，因而排量大。檢泵時(shí)要起出全部油管，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，適用于下泵深度不很大、產(chǎn)量較高的的油井。第一節(jié)游梁式抽油裝置及泵的工作原理石油天然氣工程學(xué)院（2）桿式抽油泵：－下泵深度較大的低產(chǎn)油井缺點(diǎn)把活塞、固定凡爾和工作筒組裝成一個(gè)整體，接在抽油桿柱的下端整體通過(guò)油管下入井內(nèi)特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)檢泵、提泵時(shí)不必起出油管，大大縮短了作業(yè)時(shí)間，同時(shí)沒(méi)有固定凡爾打撈裝置，余隙小，適用于含氣井。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，相同油管直徑允許下入的泵徑小。第一節(jié)游梁式抽油裝置及泵的工作原理石油天然氣工程學(xué)院（一）泵的抽汲過(guò)程泵內(nèi)進(jìn)液的條件：

泵內(nèi)壓力(吸入壓力)低于沉沒(méi)壓力（油、套管環(huán)形空間液柱壓力）。1、上沖程二、泵的工作原理第一節(jié)游梁式抽油裝置及泵的工作原理A-上沖程

抽油桿柱帶著柱塞向上運(yùn)動(dòng)，柱塞上的游動(dòng)凡爾受管內(nèi)液柱壓力而關(guān)閉。此時(shí)，泵內(nèi)壓力降低，固定凡爾在油、套管環(huán)形空間液柱壓力與泵內(nèi)壓力之差的作用下被打開(kāi)，泵筒內(nèi)吸入液體。石油天然氣工程學(xué)院2、下沖程抽油桿柱帶動(dòng)柱塞向下運(yùn)動(dòng)，固定凡爾在重力作用下關(guān)閉。泵內(nèi)壓力因液體壓縮而增高，當(dāng)泵內(nèi)壓力大于柱塞以上液柱壓力時(shí)，游動(dòng)凡爾被頂開(kāi)。柱塞下部泵筒內(nèi)的液體通過(guò)游動(dòng)凡爾進(jìn)入柱塞上部的油管中。泵排出的條件：泵內(nèi)壓力高于柱塞以上的液柱壓力。

柱塞上下抽汲一次為一個(gè)沖程，在一個(gè)沖程內(nèi)完成進(jìn)油與排油的過(guò)程。一分鐘內(nèi)完成的沖程次數(shù)叫沖數(shù)（沖次）第一節(jié)游梁式抽油裝置及泵的工作原理B-下沖程石油天然氣工程學(xué)院（二)泵的理論排量及泵效在一個(gè)沖程內(nèi)，排出的液體體積：第一節(jié)游梁式抽油裝置及泵的工作原理泵的工作過(guò)程是由三個(gè)基本環(huán)節(jié)所組成，即柱塞在泵內(nèi)讓出容積，井內(nèi)液體進(jìn)泵和從泵內(nèi)排出井內(nèi)液體。柱塞橫截面積,m2光桿沖程，m石油天然氣工程學(xué)院（二)泵的理論排量及泵效每分鐘的沖數(shù)為N，則每分鐘排量：每日排量:第一節(jié)游梁式抽油裝置及泵的工作原理沖數(shù)（沖次）泵的理論排量石油天然氣工程學(xué)院泵效：實(shí)際產(chǎn)量Q與理論產(chǎn)量Qt的比值在實(shí)際生產(chǎn)中，由于油管、抽油桿的彈性伸縮、氣體進(jìn)泵、砂、蠟等各種因素影響，實(shí)際產(chǎn)量往往小于理論排量Qt。泵效的大小反映了泵的工作狀況，泵效越大，泵的工作條件越好。第一節(jié)游梁式抽油裝置及泵的工作原理（二)泵的理論排量及泵效石油天然氣工程學(xué)院例：已知某油井的抽油泵的直徑0.075m，沖程3m，沖數(shù)15次/分鐘，每天排液量為90m3，請(qǐng)計(jì)算該泵的泵效。第一節(jié)游梁式抽油裝置及泵的工作原理（二)泵的理論排量及泵效泵效計(jì)算公式：η＝Q/QtQ=1440×fp×S×NQ－泵的實(shí)際排量，m3；Qt－泵的理論排量，m3；fp－泵的橫截面積，m2；S－泵的沖程，m；N－泵的沖數(shù)，次/分鐘；

石油天然氣工程學(xué)院第二節(jié)影響泵效的因素及提高措施(3)漏失影響(1)抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮(2)氣體和充不滿的影響一、泵效影響因素：

從泵工作的三個(gè)基本環(huán)節(jié)（活塞讓出體積、原油進(jìn)泵和泵內(nèi)排液）可歸納為：石油天然氣工程學(xué)院3、抽油桿振動(dòng)對(duì)活塞沖程的影響液柱載荷交變作用抽油桿柱變速運(yùn)動(dòng)抽油桿柱振動(dòng)抽油桿柱變形2、慣性載荷對(duì)活塞沖程的影響1、靜載荷對(duì)活塞沖程的影響在上下沖程中由于活塞以上的液柱重量交替地作用于油管和抽油桿上，引起油管和抽油桿周期性地增載和減載，從而引起彈性伸縮。（一）抽油桿和油管彈性伸縮對(duì)活塞沖程的影響第二節(jié)影響泵效的因素及提高措施石油天然氣工程學(xué)院表示泵的充滿程度，其值為泵內(nèi)吸入液體與活塞讓出體積之比：充滿系數(shù)：—上沖程活塞讓出的容積—每沖程吸入泵內(nèi)的液體體積（二）氣體對(duì)泵效的影響

第二節(jié)影響泵效的因素及提高措施當(dāng)泵內(nèi)吸入氣液混合物后，氣體占據(jù)了柱塞讓出的部分空間，或者當(dāng)泵的排量大于油層供油能力時(shí)，液體來(lái)不及進(jìn)入泵內(nèi)，都會(huì)使進(jìn)入泵內(nèi)的液量減小。石油天然氣工程學(xué)院(1)排出部分漏失（游動(dòng)凡爾、活塞襯套）(2)吸入部分漏失（吸入凡爾）(3)其它部分漏失（油管絲扣、泵的連接部分、泄油器）（三）漏失的影響

第二節(jié)影響泵效的因素及提高措施柱塞與襯套的間隙及閥和其它部件間的漏失都會(huì)使實(shí)際排量減小。一般，在下泵后一定時(shí)期內(nèi)，漏失的影響是不大的，但當(dāng)液體有腐蝕性或含砂時(shí)，將會(huì)由于對(duì)泵的腐蝕和磨損，使漏失迅速增加。石油天然氣工程學(xué)院二.提高泵效的措施1、選擇合理的工作方式②對(duì)于稠油的井，一般選用大泵徑、大沖程、小沖次；③對(duì)于連噴帶抽井則選用大沖數(shù)快速抽汲，以增強(qiáng)誘噴作用。2、確定合理沉沒(méi)度。3、改善泵的結(jié)構(gòu)，提高泵的抗磨、抗腐蝕性能。4、使用油管錨減少?zèng)_程損失5、合理利用氣體能量及減少氣體影響第二節(jié)影響泵效的因素及提高措施①一般是先選用大沖程和較小泵徑，這樣既可以減小氣體影響，又可以降低懸點(diǎn)載荷。降低泵口氣液比，，減小進(jìn)泵氣量，從而提高泵的充滿程度。采取防砂、防腐蝕、防蠟及定期檢泵。石油天然氣工程學(xué)院潛油電機(jī)保護(hù)器分離器多級(jí)離心泵潛油電纜井下機(jī)組部分變壓器控制屏接線盒地面控制部分泄油閥單流閥電力傳輸部分電潛泵采油系統(tǒng)示意圖第三節(jié)無(wú)桿泵采油一、電潛泵石油天然氣工程學(xué)院一、電潛泵電潛泵它是將電動(dòng)機(jī)和泵一起下入油井內(nèi)液面以下進(jìn)行抽油的井下采油設(shè)備。地面電源通過(guò)變壓器、控制屏和潛油電纜將電能輸送給井下潛油電機(jī)，使電機(jī)帶動(dòng)多級(jí)離心泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，把油井中的井液舉升到地面。第三節(jié)無(wú)桿泵采油石油天然氣工程學(xué)院電潛泵舉升方式的主要優(yōu)點(diǎn)：(1)排量大；(2)操作簡(jiǎn)單，管理方便；(3)能夠較好地運(yùn)用于斜井、水平井以及海上采油；(4)在防蠟方面有一定的作用。電潛泵舉升方式的主要缺點(diǎn)：(1)下入深度受電機(jī)功率、油套管直徑、井筒高溫等的限制；(2)比較昂貴，初期投資高；(3)作業(yè)費(fèi)用高和停產(chǎn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；(4)電機(jī)、電纜易出現(xiàn)故障；(5)日常維護(hù)要求高。第三節(jié)無(wú)桿泵采油石油天然氣工程學(xué)院1、含氣液體對(duì)電泵工作特性的影響2、液體粘度對(duì)電泵工作特性的影響3、溫度對(duì)電泵工作特性的影響4、砂、蠟等對(duì)電泵工作特性的影響5、其它如沉沒(méi)度、井下壓力等。影響電泵工作特性的因素第三節(jié)無(wú)桿泵采油石油天然氣工程學(xué)院二、水力活塞泵水力活塞泵是一種液壓傳動(dòng)的無(wú)桿抽油設(shè)備，其井下部分主要由液馬達(dá)、抽油泵和滑閥控制機(jī)構(gòu)組成。動(dòng)力液由地面加壓后，經(jīng)油管或?qū)Ｓ脛?dòng)力液管傳至井下，通過(guò)滑閥控制機(jī)構(gòu)不斷改變供給液馬達(dá)的液體流向來(lái)驅(qū)動(dòng)液馬達(dá)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)抽油泵進(jìn)行抽油。第三節(jié)無(wú)桿泵采油石油天然氣工程學(xué)院液馬達(dá)高壓泵機(jī)組井下器具管柱結(jié)構(gòu)井口高壓控制管匯計(jì)量裝置動(dòng)力液處理裝置地面管線抽油泵滑閥控制機(jī)構(gòu)系統(tǒng)組成油井裝置地面流程水力活塞泵井下機(jī)組二、水力活塞泵第三節(jié)無(wú)桿泵采油石油天然氣工程學(xué)院動(dòng)力液地面加壓；油管或?qū)Ｓ脛?dòng)力液管輸送；動(dòng)力液被傳至井下液馬達(dá)處；滑閥控制機(jī)構(gòu)換向；動(dòng)力液驅(qū)動(dòng)液馬達(dá)；液馬達(dá)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；液馬達(dá)通過(guò)活塞桿帶動(dòng)抽油泵做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；原油被增壓舉升。水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理第三節(jié)無(wú)桿泵采油石油天然氣工程學(xué)院適應(yīng)條件主要缺點(diǎn)油層深度與排量范圍大；含蠟；稠油；井斜。(1)機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高；(2)地面流程大，投資高(規(guī)模效益)。第三節(jié)無(wú)桿泵采油石油天然氣工程學(xué)院復(fù)習(xí)提要一、泵的沖程

抽油桿柱帶著柱塞向上運(yùn)動(dòng)，柱塞上的游動(dòng)凡爾受管內(nèi)液柱壓力而關(guān)閉。此時(shí)，泵內(nèi)壓力降低，固定凡爾在油、套管環(huán)形空間液柱壓力與泵內(nèi)壓力之差的作用下被打開(kāi)，泵筒內(nèi)吸入液體?！蠜_程抽油桿柱帶動(dòng)柱塞向下運(yùn)動(dòng)，固定凡爾在