深井泵采油技術(shù)

1第十章深井泵采油技術(shù)

常規(guī)有桿泵采油技術(shù)地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油技術(shù)無(wú)桿泵采油技術(shù)2有桿泵采油典型特點(diǎn)：

地面能量通過(guò)抽油桿、抽油泵傳遞給井下流體。(1)

常規(guī)有桿泵采油：抽油機(jī)懸點(diǎn)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過(guò)抽油桿傳遞給井下柱塞泵。(2)

地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油：井口驅(qū)動(dòng)頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)抽油桿傳遞給井下螺桿泵。有桿泵采油分類(lèi)：

常規(guī)有桿泵采油是目前我國(guó)最廣泛應(yīng)用的采油方式，大約有80%以上的油井采油采用該舉升方式。第一節(jié)常規(guī)有桿泵采油技術(shù)3一、抽油裝置抽油機(jī)抽油桿抽油泵其它附件設(shè)備組成抽油過(guò)程介紹

三抽設(shè)備4(一)抽油機(jī)

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。游梁式抽油機(jī)組成

游梁-連桿-曲柄機(jī)構(gòu)、減速箱、動(dòng)力設(shè)備和輔助裝置一、抽油裝置5一、抽油裝置游梁輔助裝置曲柄機(jī)構(gòu)連桿減速箱動(dòng)力設(shè)備6

工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)皮帶和減速箱傳給曲柄軸，帶動(dòng)曲柄作低速旋轉(zhuǎn)。曲柄通過(guò)連桿經(jīng)橫梁帶動(dòng)游梁作上下擺動(dòng)。掛在驢頭上的懸繩器便帶動(dòng)抽油桿柱作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。工作原理一、抽油裝置7一、抽油裝置前置式游梁抽油機(jī)其基本結(jié)構(gòu)與普通式相同，只是支架軸和連接連桿與游梁的橫梁軸互換了位置。當(dāng)驢頭在右時(shí)，曲柄順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，上沖程比下沖程慢，使抽油機(jī)承載能力變大。8新型抽油機(jī)：為了節(jié)能和加大沖程。異相型游梁式抽油機(jī)異形游梁式抽油機(jī)雙驢頭游梁式抽油機(jī)鏈條式抽油機(jī)寬帶傳動(dòng)抽油機(jī)液壓抽油機(jī)節(jié)能加大沖程一、抽油裝置9抽油機(jī)常規(guī)型游梁式抽油機(jī)雙驢頭游梁式抽油機(jī)雙驢頭抽油機(jī)，它去掉了普通游梁式抽油機(jī)橫梁尾軸，依靠一個(gè)后驢頭裝置通過(guò)驅(qū)動(dòng)鋼絲繩使橫梁與連桿相連接。該抽油機(jī)沖程長(zhǎng)，節(jié)能好，動(dòng)載荷小，工作穩(wěn)定，易啟動(dòng)。缺點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)繩辮子易磨損。10鏈條式抽油機(jī)抽油機(jī)11抽油機(jī)12皮帶式抽油機(jī)抽油機(jī)13游梁式抽油機(jī)系列型號(hào)表示方法CYJ12—3.3—70(H)F(Y，B，Q)游梁式抽油機(jī)系列代號(hào)CYJ-常規(guī)型CYJQ-前置型CYJY-異相型懸點(diǎn)最大載荷，*10kN光桿最大沖程，m減速箱曲柄軸最大允許扭矩,kN.m減速箱齒輪形代號(hào)，H為點(diǎn)嚙合雙圓弧齒輪，省略漸開(kāi)線人字齒輪平衡方式代號(hào)F：復(fù)合平衡Y：游梁平衡B：曲柄平衡Q：氣動(dòng)平衡一、抽油裝置14(2)抽油桿：

能量傳遞工具。1-外螺紋接頭；2-卸荷槽；3-推承面臺(tái)肩；4-扳手方徑；5-凸緣；6-圓弧過(guò)渡區(qū)一、抽油裝置15(3)抽油泵：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體壓能的設(shè)備工作筒(外筒和襯套)、柱塞及游動(dòng)閥(排出閥)和固定閥(吸入閥)按照抽油泵在油管中的固定方式可分為：管式泵和桿式泵主要組成：分類(lèi)：按照抽油泵性能特點(diǎn)可分為：常規(guī)泵、防砂泵、防氣泵、抽稠泵等等工作筒(外筒和襯套)柱塞固定閥(吸入閥)游動(dòng)閥(排出閥)一、抽油裝置16一、抽油裝置17A-管式泵B-桿式泵管式泵：外筒和襯套在地面組裝好接在油管下部先下入井內(nèi)，然后投入固定閥，最后再把柱塞接在抽油桿柱下端下入泵內(nèi)。管式泵特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，排量大。但檢泵時(shí)必須起出油管，修井工作量大，故適用于下泵深度不很大，產(chǎn)量較高的油井。桿式泵：整個(gè)泵在地面組裝好后接在抽油桿柱的下端整體通過(guò)油管下入井內(nèi)，由預(yù)先裝在油管預(yù)定深度(下泵深度)上的卡簧固定在油管上，檢泵時(shí)不需要起油管。桿式泵特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，排量小，修井工作量小。桿式泵適用于下泵深度大、產(chǎn)量較小的油井。一、抽油裝置18二、泵的工作原理(一)泵的抽汲過(guò)程

抽油桿柱帶著柱塞向上運(yùn)動(dòng)，柱塞上的游動(dòng)閥受管內(nèi)液柱壓力和自重作用而關(guān)閉。泵內(nèi)壓力降低，固定閥在環(huán)形空間液柱壓力(沉沒(méi)壓力)與泵內(nèi)壓力之差的作用下被打開(kāi)。泵吸入的條件：泵內(nèi)壓力(吸入壓力)低于沉沒(méi)壓力。上沖程（1）上沖程

泵內(nèi)吸入液體、井口排出液體。19下沖程（2）下沖程

柱塞下行，固定閥在重力作用下關(guān)閉。泵內(nèi)壓力增加，當(dāng)泵內(nèi)壓力大于柱塞以上液柱壓力時(shí)，游動(dòng)閥被頂開(kāi)。柱塞下部的液體通過(guò)游動(dòng)閥進(jìn)入柱塞上部，使泵排出液體。泵排出的條件：

泵內(nèi)壓力(排出壓力)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。二、泵的工作原理20（二)泵的理論排量

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。

在理想情況下，活塞上、下一次進(jìn)入和排出的液體體積都等于柱塞讓出的體積：每分鐘的排量為：每日排量:泵的理論排量沖次：一分鐘的時(shí)間內(nèi)抽油泵吸入與排出的周期數(shù)。二、泵的工作原理21三、泵效及其影響因素泵效：在抽油井生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的比值。影響泵效的因素：(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(4)體積系數(shù)的影響地面產(chǎn)液量22提高泵效的措施(1)選擇合理的工作方式①選用大沖程、小沖次，減小氣體影響，降低懸點(diǎn)載荷，特別是稠油的井。②連噴帶抽井選用大沖數(shù)快速抽汲，以增強(qiáng)誘噴作用。③深井抽汲時(shí)，S和N的選擇一定要避開(kāi)不利配合區(qū)。(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三、泵效及其影響因素23第二節(jié)地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油技術(shù)螺桿泵抽油桿油層驅(qū)動(dòng)裝置24第二節(jié)地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油技術(shù)螺桿泵工作原理螺桿泵的轉(zhuǎn)子、定子副（也稱桿—襯套副）是利用擺線的多等效動(dòng)點(diǎn)效應(yīng)，在空間形成封閉腔室，并當(dāng)轉(zhuǎn)子和定子作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，封閉腔室能作軸向移動(dòng)，使其中的液體從一端移向另一端，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和壓力能的相互轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)舉升作用。25

特點(diǎn)：

井口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小，利于海上平臺(tái)和從式井組采油。泵運(yùn)動(dòng)部件少，吸入性能好，適用于稠油井和出砂油井應(yīng)用。泵內(nèi)沒(méi)有吸入和排出閥以及復(fù)雜的流道，水力損失小。在相同舉升參數(shù)下，與常規(guī)有桿抽油井生產(chǎn)系統(tǒng)相比系統(tǒng)效率較高，能量消耗小。無(wú)脈動(dòng)排油現(xiàn)象。體積小，耗能低，投資少。安全、可靠，安裝、使用、維護(hù)、監(jiān)控等方便。

第二節(jié)地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油技術(shù)26第三節(jié)無(wú)桿泵采油技術(shù)舉升動(dòng)力傳輸?shù)姆绞讲煌袟U泵采油氣舉采油人工舉升采油地面能量通過(guò)抽油桿提供給抽油泵，將井底原油舉升至地面的采油方式。利用氣舉氣體的膨脹使井筒中的混合液密度降低。將流到井內(nèi)的原油舉升到地面無(wú)桿泵采油地面能量不通過(guò)抽油桿提供給抽油泵，將井底原油舉升至地面的采油方式。一、電動(dòng)潛油離心泵采油28一、電動(dòng)潛油離心泵采油(2)能量傳遞過(guò)程潛油電機(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(1)生產(chǎn)設(shè)備組成29一、電動(dòng)潛油離心泵采油(2)能量傳遞過(guò)程(3)地層流體舉升過(guò)程(1)生產(chǎn)設(shè)備組成30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)用于斜井與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。一、電動(dòng)潛油離心泵采油31開(kāi)式水力活塞泵采油系統(tǒng)二、水力活塞泵采油高壓泵機(jī)組高壓控制管匯動(dòng)力液處理裝置計(jì)量裝置地面管線地面流程井口井下器具管柱結(jié)構(gòu)水力活塞泵井下機(jī)組油井裝置液馬達(dá)抽油泵滑閥控制機(jī)構(gòu)32工作原理：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。開(kāi)式水力活塞泵采油系統(tǒng)二、水力活塞泵采油33工作原理：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。二、水力活塞泵采油34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)；二、水力活塞泵采油35三、水力射流泵采油系統(tǒng)組成高壓泵機(jī)組高壓控制管匯計(jì)量裝置動(dòng)力液處理裝置地面管線地面流程井下器具管柱結(jié)構(gòu)井口油井裝置射流泵36

井下射流泵工作示意圖射流泵工作原理動(dòng)力液地面加壓；油管或?qū)Ｓ脛?dòng)力液管輸送；動(dòng)力液被傳至井下噴嘴；通過(guò)噴嘴將壓能轉(zhuǎn)換動(dòng)能；嘴后形成低壓區(qū)；動(dòng)力液與油層產(chǎn)出液在喉管中混合；經(jīng)擴(kuò)散管動(dòng)能轉(zhuǎn)換成壓能；混合液的壓力提高后被舉升到地面。三、水力射流泵采油水力射流泵排量、揚(yáng)程取決于噴嘴面積與喉管面積的比值。37射流泵工作原理動(dòng)力液地面加壓；油管