采油裝備工業(yè)實(shí)訓(xùn)

采油裝備工業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)安排方案1、第1章采油裝備概述〔3小時(shí)〕2、參觀〔1小時(shí)〕3、第2章有桿采油裝備〔9小時(shí)〕4、第3章無(wú)桿采油裝備〔7小時(shí)〕5、第4章注水設(shè)備〔4小時(shí)〕6、第5章壓裂酸化設(shè)備〔4小時(shí)〕7、第6章修井設(shè)備〔3小時(shí)〕8、第7章修井工具〔4小時(shí)〕9、兩次實(shí)訓(xùn)〔8小時(shí)〕10、考試〔2小時(shí)〕聯(lián)系方式：辦公室：8391512：成績(jī)?cè)u(píng)定方法1、理論考試的范圍老師上課講的內(nèi)容。2、成績(jī)的測(cè)算平時(shí)表現(xiàn)〔30分〕，實(shí)訓(xùn)成績(jī)〔30分〕，理論成績(jī)〔40分〕。第1章

采油裝備概述圖1-1自噴井生產(chǎn)的四個(gè)流動(dòng)過(guò)程示意圖圖1-2自噴井井口裝置示意圖圖1-3常規(guī)有桿泵采油系統(tǒng)示意圖1—固定閥；2—柱塞；3—油管；4—抽油桿；5—套管；6—套管三通；7—法蘭盤(pán)；8—油管三通；9—光桿密封盒；10—套管閘門(mén)；11—套壓表；12—回壓閘門(mén)；13—油壓表；14—生產(chǎn)閘門(mén)；15—懸繩器；16—驢頭；17—支架軸；18—連桿；19—曲柄；20—減速器；21—電動(dòng)機(jī)

2〕地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油工作過(guò)程：動(dòng)力設(shè)備帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)頭和抽油桿柱旋轉(zhuǎn)，使螺桿泵轉(zhuǎn)子隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)，原油經(jīng)螺桿泵下端吸入，由上端排出，實(shí)現(xiàn)增壓，并沿油管柱向上流動(dòng)。2、無(wú)桿泵采油與裝備目前，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較成熟的無(wú)桿泵采油方法有潛油電泵采油、水力活塞泵采油和水力射流泵采油三種。1〕潛油電泵采油潛油電泵采油全稱(chēng)為電動(dòng)潛油離心泵采油，又稱(chēng)電潛泵采油，它是將電動(dòng)機(jī)和潛油電泵一起下入油井液面以下進(jìn)行抽油的舉升設(shè)備。潛油電泵機(jī)組由三局部組成即井下局部、地面局部和連接井下與地面的中間局部，如圖1-5所示。工作過(guò)程：地面電源通過(guò)變壓器、控制屏和電纜將電流從地面送到井下的潛油電機(jī)中，使?jié)撚碗姍C(jī)帶動(dòng)潛油電泵的葉輪高速旋轉(zhuǎn)，充滿葉輪內(nèi)的液體在離心力的作用下從葉輪中心沿著葉片的流道被甩向葉輪的四周，使壓力和速度同時(shí)增加，經(jīng)過(guò)電泵導(dǎo)殼的流道被引向下一級(jí)的葉輪，這樣流過(guò)所有的葉輪和導(dǎo)殼，液體的壓能不斷累積疊加，就可獲得一定壓力，將井下液體舉升到地面。圖1-4地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油系統(tǒng)示意圖1—電控箱2—電機(jī)3—皮帶4—方卡子5—光桿6—減速器7—螺桿泵井口8—抽油桿9—抽油桿扶正器10—油管扶正器11—油管12—螺桿泵13—套管14—定位銷(xiāo)15—防脫裝置16—篩管圖1-5典型潛油電泵采油系統(tǒng)示意圖1—潛油電機(jī)2—電機(jī)保護(hù)器3—?dú)庖簞e離器4—潛油電泵5—小扁電纜6—電纜接頭7—圓電纜8—單流閥9—泄油閥10—井口11—變壓器12—控制屏13—油管14—套管

3、氣舉采油氣舉采油從油管與套管的環(huán)形空間，通過(guò)裝在油管上的氣舉閥將天然氣連續(xù)不斷地注入油管內(nèi)，使油管內(nèi)的液體與注入的高壓天然氣混合，降低液柱的密度，減少液柱對(duì)井底的回壓，從而使油層與井底之間形成足夠的生產(chǎn)壓差，使油層內(nèi)的原油不斷地流入井底，并被舉升到地面上。氣舉采油的主要工藝流程如圖1-7所示。其中氣舉閥在生產(chǎn)系統(tǒng)中占有至關(guān)重要的位置，關(guān)系到氣舉井生產(chǎn)的成敗，一般要在油管管柱上安裝5～6個(gè)氣舉閥，這些氣舉閥從井下一定的深度開(kāi)始，每隔一段距離安裝一個(gè)。4、提撈采油提撈采油有三種方式：1〕用鋼絲繩將打撈筒下入套管中，一筒一筒地向井口提油；2〕用鋼絲繩將撈油泵下入套管中，抽吸液體，再提到地面；3〕將前述兩者接合，從井下?lián)朴汀Ｌ釗票玫墓ぷ鬟^(guò)程：鋼絲繩下端連接提撈泵，在重力作用下，沿井筒下行。進(jìn)入液面以后，單流閥在井液的推力下翻開(kāi)，提撈泵繼續(xù)下行；途經(jīng)井段的井液就流經(jīng)提撈泵內(nèi)腔，位于提撈泵的上方，當(dāng)提撈泵到達(dá)預(yù)定深度后，停止下放并上提，那么提撈泵的單流閥在自重和其上液柱的壓力下關(guān)閉。由于提撈泵的外周有與井筒過(guò)盈接觸的密封件，密封件在泵上液柱的壓力下更緊密地與井筒相貼，液體不能通過(guò)，因此泵上液柱就與提撈泵一起上升，直至井口，進(jìn)入集油管線，完成一次撈油過(guò)程。圖1-7

氣舉井流程示意圖

1.1.3油田注水1、注水井投注程序注水井完鉆后，一般要經(jīng)過(guò)排液、洗井和試注之后才能轉(zhuǎn)入正常注水。1〕排液排液的目的在于去除近井地帶油層內(nèi)的堵塞物，在井底附近造成適當(dāng)?shù)牡蛪簬?，為注水?chuàng)造有利條件。2〕洗井注水井在排液之后還需要進(jìn)行洗井。洗井的目的是把井筒內(nèi)的腐蝕物、雜質(zhì)等污物沖洗出來(lái)，防止油層被污物堵塞，影響注水。3〕試注試注的目的在于確定能否將水注入油層并獲得油層吸水啟動(dòng)壓力和吸水指數(shù)等，以便根據(jù)配注水量選定注水壓力。因此，在試注時(shí)要進(jìn)行水井測(cè)試，求出注水壓力和地層吸水能力。4〕轉(zhuǎn)注注水井通過(guò)排液、洗井、試注，取全、取準(zhǔn)試注資料并繪制出注水井指數(shù)曲線后，就可以轉(zhuǎn)入正常注水了。2、注水流程注水前必須找好水源，并對(duì)水質(zhì)進(jìn)行凈化處理，使之到達(dá)注入水的要求。凈化后的水通過(guò)注水管網(wǎng)進(jìn)入注水站，由高壓泵增壓后輸送到各配水間，再分配到各注水井。從地下采出的污水也要經(jīng)過(guò)污水處理站進(jìn)行再處理，然后回注地層。

1.1.4油層壓裂和酸化1、油層壓裂油層壓裂是利用地面高壓泵，通過(guò)井筒向油層擠注具有較高粘度的壓裂液。當(dāng)注入壓裂液的速度超過(guò)油層的吸收能力時(shí)，那么在井底形成很高的壓力，當(dāng)該壓力超過(guò)井壁附近油層巖石的破裂壓力時(shí)，油層就被壓開(kāi)并產(chǎn)生裂縫。這時(shí)，繼續(xù)不停地向油層擠注壓裂液，裂縫就會(huì)繼續(xù)向油層內(nèi)部延伸。為了保持壓開(kāi)的裂縫處于張開(kāi)狀態(tài)，接著向油層擠入帶有支撐劑的攜砂液，一般是石英砂。攜砂液進(jìn)入裂縫后，一方面可以使裂縫繼續(xù)向前延伸，另一方面可以支撐已經(jīng)壓開(kāi)的裂縫，使其不閉合。再接著注入頂替液，將井筒的攜砂液全部頂替進(jìn)入裂縫。最后，注入的高粘度壓裂液會(huì)自動(dòng)降解排出井筒之外，在油層中留下一條或多條長(zhǎng)、寬、高不等的裂縫，使油層與井筒之間建立起一條新的流體通道。油層壓裂示意圖如圖1-8所示。油層壓裂之后，油井的產(chǎn)量一般會(huì)大幅度增長(zhǎng)。2、酸化酸化是利用地面高壓泵將酸液通過(guò)井筒擠入油層，使酸液與油層的孔隙發(fā)生化學(xué)溶蝕作用，以擴(kuò)大油流通道，提高油層的滲透率，或者依靠酸液溶解井壁附近的堵塞物，如泥漿、泥餅及其它沉淀物質(zhì)，以提高油井的產(chǎn)量。圖1-8

油層壓裂示意圖

1.1.5修井油氣井在長(zhǎng)期生產(chǎn)過(guò)程中，由于各種原因會(huì)發(fā)生很多故障，導(dǎo)致油氣井停產(chǎn)、減產(chǎn)。為了解除油氣井的故障，恢復(fù)生產(chǎn)能力，并對(duì)油層進(jìn)行改造，提高油氣井的生產(chǎn)能力，保持長(zhǎng)期的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，以取得更大的經(jīng)濟(jì)效益，必須對(duì)油氣井進(jìn)行經(jīng)常的、反復(fù)的維護(hù)修理。我們把對(duì)油氣井進(jìn)行解除故障、恢復(fù)生產(chǎn)、提高生產(chǎn)能力的工作稱(chēng)為修井。修井工作是開(kāi)發(fā)好地下資源，獲得大量的油、氣資源的重要手段。它能使停產(chǎn)井恢復(fù)正常生產(chǎn)，從而使工作井的數(shù)量得到保證，這是完成和超額完成采油生產(chǎn)方案的決定性條件之一。

1.2三抽設(shè)備的開(kāi)展及展望1.2.1抽油機(jī)的開(kāi)展及展望1、抽油機(jī)的開(kāi)展現(xiàn)狀根據(jù)研發(fā)時(shí)間的先后，可將抽油機(jī)分為三個(gè)開(kāi)展階段。第一代是以游梁和曲柄為主要結(jié)構(gòu)的游梁式抽油機(jī)，包括常規(guī)型、異型、退化游梁型和斜直井型抽油機(jī)等。這類(lèi)抽油機(jī)可調(diào)范圍大、能適應(yīng)野外惡劣的工作環(huán)境，但由于游梁式抽油機(jī)用四連桿機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，存在系統(tǒng)能量傳遞環(huán)節(jié)多，損失高的缺點(diǎn)。第二代為無(wú)游梁抽油機(jī)，包括鏈條抽油機(jī)、皮帶抽油機(jī)、天輪式抽油機(jī)、漸開(kāi)線異型抽油機(jī)、摩擦換向抽油機(jī)、直線往復(fù)式抽油機(jī)等。無(wú)游梁抽油機(jī)容易實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)沖程，相對(duì)沖程損失小，沖次低，降低了運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的加速度，慣性載荷較?。坏Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)件多、本錢(qián)高，柔性連接件如鏈條、皮帶、鋼絲繩等使用壽命短。雖然取消了四連桿機(jī)構(gòu)，但其傳動(dòng)效率與游梁式抽油機(jī)區(qū)別不大。第三代為多功能型抽油機(jī)，包括直驅(qū)多功能型、單曲柄型和高架抽油機(jī)三種。多功能型抽油機(jī)的特點(diǎn)是充分結(jié)合柔性繩能量傳遞系統(tǒng)，利用滑輪體系，實(shí)現(xiàn)抽油、作業(yè)、測(cè)試、調(diào)整等綜合功能。圖1-9

常規(guī)游梁式抽油機(jī)圖1-10無(wú)游梁式抽油機(jī)

2、抽油機(jī)的展望新型抽油機(jī)的特點(diǎn)：增強(qiáng)了抽油機(jī)的適應(yīng)性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)性；改善了抽油性能，增加了功能；提高了抽油效率，減少了動(dòng)力消耗；提高了抽油機(jī)平衡效果，改善了抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)特性、動(dòng)力特性與平衡特性；增大了抽油機(jī)的使用范圍，減小了抽油機(jī)體積和重量，強(qiáng)化了抽油機(jī)自動(dòng)化與智能化程度。今后抽油機(jī)將朝著以下四個(gè)方向開(kāi)展：1〕朝著低能耗方向開(kāi)展；華北石油管理局第一石油機(jī)械廠首先開(kāi)發(fā)成功了異型抽油機(jī)又稱(chēng)雙驢頭抽油機(jī),大慶石油學(xué)院研制的矮型異相曲柄平衡抽油機(jī),美國(guó)Lufkin公司生產(chǎn)的前置式氣平衡抽油機(jī)和旋轉(zhuǎn)驢頭式低矮型抽油機(jī)。2〕朝著多功能方向開(kāi)展；3)朝著長(zhǎng)沖程無(wú)游梁方向開(kāi)展；我國(guó)勝利油田最早研制成功的鏈條式抽油機(jī)，美國(guó)WGCO公司生產(chǎn)的無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)最大沖程達(dá)24.38m，NSCO公司生產(chǎn)的無(wú)游梁長(zhǎng)沖程抽油機(jī)最大沖程為27.43m，美國(guó)HIGHLAND公司生產(chǎn)的立式ROTAFLEX皮帶抽油機(jī)。4〕朝著自動(dòng)化和智能化方向開(kāi)展。華北油田采油研究院研制的智能遠(yuǎn)程監(jiān)控抽油機(jī)，寶雞石油機(jī)械廠生產(chǎn)的數(shù)控抽油機(jī)，美國(guó)的Baker、Delta-X、APS和NSCO等公司。圖1-11異型抽油機(jī)

Baker公司開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化抽油機(jī)具有多種保護(hù)功能，一旦某些運(yùn)行參數(shù)超過(guò)允許值時(shí)，會(huì)自動(dòng)報(bào)警停車(chē)。此外，還配有泵抽空控制器，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)在抽油過(guò)程中井下抽油泵的工作狀況，確保安全可靠地進(jìn)行抽油。Delta-X公司生產(chǎn)的自動(dòng)化抽油機(jī)利用微機(jī)對(duì)抽油泵進(jìn)行監(jiān)測(cè)和搖控，具有防抽空功能，診斷故障和保護(hù)功能，抽油平安可靠、事故少。APS公司生產(chǎn)的自動(dòng)化抽油機(jī)裝有系統(tǒng)分析器，可以監(jiān)測(cè)、記錄與分析抽油機(jī)的電動(dòng)機(jī)輸入、輸出電流和功率；連桿、游梁的受力；懸點(diǎn)位移和速度等十幾種參數(shù)，并具有多種診斷功能?？墒钩橛蜋C(jī)到達(dá)最優(yōu)抽吸工況。NSCO公司研制了世界上第一臺(tái)智能型抽油機(jī)，效率高、動(dòng)力消耗少、自動(dòng)化程度高，與常規(guī)抽油機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、沖程長(zhǎng)、沖次低、平衡穩(wěn)、節(jié)能效果好，具有故障診斷功能等優(yōu)點(diǎn)。

1.2.2抽油泵的開(kāi)展與展望抽油泵一般應(yīng)滿足以下要求：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，強(qiáng)度高，質(zhì)量好，連接局部密封可靠；制造材料耐磨和抗腐蝕性好，使用壽命長(zhǎng)；規(guī)格類(lèi)型能滿足油井排液量的需要，適應(yīng)性強(qiáng)；便于起下；在結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮防砂、防氣，并帶有必要的輔助設(shè)備。1、抽油泵的開(kāi)展現(xiàn)狀抽油泵主要由工作筒、柱塞、游動(dòng)閥和固定閥組成，如圖1-12所示。根據(jù)研發(fā)時(shí)間的先后，可將抽油泵分為三個(gè)階段，即第一代襯套柱塞泵，第二代整筒柱塞泵，第三代自補(bǔ)償泵。為適應(yīng)多種油井條件的需要，除了標(biāo)準(zhǔn)抽油泵以外，還有許多特殊類(lèi)型的抽油泵。例如：陜西咸陽(yáng)鋼管鋼繩有限責(zé)任公司研制生產(chǎn)了防氣鎖泵，勝利油田采油工藝研究院研制的長(zhǎng)柱塞防砂卡抽油泵。目前，國(guó)外正在研究如何提高抽油泵的質(zhì)量，研究新型或特殊性能抽油泵——超長(zhǎng)沖程抽油泵、雙作用泵、空心泵、隔膜式抽油泵等，同時(shí)加強(qiáng)抽油泵零部件的研制和輔助設(shè)施的研究。

圖1-12抽油泵結(jié)構(gòu)示意圖1—抽油桿2—柱塞3—游動(dòng)閥4—固定閥5—工作筒

國(guó)外生產(chǎn)抽油泵的國(guó)家主要有美國(guó)、加拿大、俄羅斯等國(guó)。美國(guó)阿克塞爾森〔Axelson〕公司研制出直徑為31.8mm，沖程為30～48m的桿式抽油泵;加拿大Harbison-Fische公司開(kāi)發(fā)了一種泵徑為196.85mm的大流量有桿泵，被認(rèn)為是目前最大的往復(fù)式有桿泵，產(chǎn)量可達(dá)1600m3/d。俄羅斯在抽油泵研制方面投入較大，先后研制成功活塞式桿式泵、“真空〞腔式雙柱塞抽油泵、特殊結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)沖程抽油泵、配置旋轉(zhuǎn)柱塞的桿式抽油泵等都處于世界領(lǐng)先水平。2、抽油泵的展望1〕開(kāi)展長(zhǎng)沖程抽油泵，與長(zhǎng)沖程抽油機(jī)配套。2〕開(kāi)展多功能特種泵，如低摩阻泵、防垢泵，適應(yīng)高含砂、含氣等復(fù)雜環(huán)境的特種泵。3〕開(kāi)展自補(bǔ)償泵，提高泵效，降低摩阻，節(jié)能降耗，延長(zhǎng)泵的壽命。

圖1-13抽油桿和抽油桿接箍

4〕開(kāi)展連續(xù)桿，如鋼帶抽油桿、石墨帶抽油桿、Corod抽油桿、鋼絲繩抽油桿。長(zhǎng)方形連續(xù)石墨抽油桿具有抗拉強(qiáng)度高、運(yùn)輸方便、耐腐蝕、故障率低、疲勞強(qiáng)度較高、質(zhì)量較輕等特點(diǎn)，適用于深井或稠油井。橢圓形連續(xù)抽油桿具有壽命長(zhǎng)、工作應(yīng)力較小、光桿載荷小等特點(diǎn)，適用于深井、斜井、定向井、叢式井。鋼絲繩抽油桿具有耐高溫、耐磨損、結(jié)構(gòu)緊湊、故障率低、纏繞方便等特點(diǎn)。5〕開(kāi)展新材料，朝著耐腐性、耐磨損等方向開(kāi)展，如不銹鋼抽油桿、鋁合金抽油桿、玻璃鋼抽油桿、鋼帶抽油桿