石油工程與裝備 第八章有桿抽油設(shè)備-第四節(jié)抽油泵（5）10版學習課件

第四節(jié)

抽油泵

一、背景知識：

1.抽油機—抽油泵裝置包括三部分：地面部分—游梁式、鏈條式、液壓式抽油機；中間部分—抽油桿。井下部分—抽油泵，又稱深井泵；三部分統(tǒng)稱：三抽設(shè)備抽油機抽油桿抽油泵2.采油井筒結(jié)構(gòu)（1）油層套管：最后一層套管。懸掛于套管頭上。（2）采油樹：井口三通或四通，安裝于套管頭之上。（3）油管：懸掛于采油樹之下。（4）泵筒：接于油管下部；

柱塞：由抽油桿懸掛，在泵筒之內(nèi)。3.原油路線地層原油→（經(jīng)射孔）滲入套管內(nèi)→吸入泵筒→排到柱塞上部→油管內(nèi)→井口采油樹→外流。

套管頭×采油樹采油樹作用：控制井口壓力和調(diào)節(jié)流量?！翀D4-1抽油泵二、抽油泵結(jié)構(gòu)組成

（圖4-1）1.工作筒（又稱泵筒）內(nèi)有襯套（缸套），（磨損后）可更換。襯套：早期多節(jié)，壓裝于泵筒內(nèi)（易加工）?，F(xiàn)在生產(chǎn)整筒式，可加工8－9m長整筒抽油桿油管柱塞游動閥泵筒固定閥閥座尾管圖4-2柱塞2.柱塞空心柱筒，之上裝游動閥（排出閥）?！居械难b上下兩個；有的裝一個，或裝在下部或裝在上部?！客鈭A有防砂槽（環(huán)、螺旋形）。多節(jié)缸套，柱塞不用軟密封（易劃破），整筒泵使用軟密封。

柱塞圖4-1抽油泵3.固定閥—吸入閥（又稱凡爾，球閥）裝在泵筒下端（一般在泵筒下接的尾管內(nèi)）。4.游動閥—排出閥隨柱塞往復運動。（在柱塞上）固定閥游動閥球閥球座圖4-1抽油泵工作原理三、抽油泵工作原理（單作用）①上沖程（柱塞上行）：游動閥受上液柱壓力而關(guān)，油管上部液體排出，柱塞下部壓力降低，固定閥開，泵內(nèi)進油（油、套環(huán)空的油）；上沖程：游動閥開，固定閥關(guān)，由柱塞排液，地面出液，泵筒內(nèi)進液。②下沖程：泵筒內(nèi)液體受壓，游閥開，固定閥關(guān)，柱塞下部油進到柱塞上部，待柱塞上行提出。下沖程：游動閥開，固定閥關(guān)，泵筒內(nèi)液體進柱塞上腔，（伸出地面的桿排液）地面部分出液。高效節(jié)能有桿抽油泵

該抽油泵采用逆向思維，突破了常規(guī)有桿抽油泵的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，一改固定閥下置并由固定閥進油、游動閥上置并由游動閥出油的傳統(tǒng)，而是將固定閥置于有桿抽油泵的上部、將游動閥置于有桿抽油泵的下部，由游動閥進油、由固定閥出油。

優(yōu)點：能夠利用地層壓力做功，達到高效節(jié)能的目的。四、抽油泵排量計算1.柱塞上行上沖排液量（體積）：

將柱塞與桿環(huán)形體積油帶出。2.

柱塞下行下沖排液量（體積）：桿上行離出油管長。下行桿體積擠出油。3.

泵總排液量（恰好等于泵筒內(nèi)總的吸液量）抽油桿面積柱塞面積有效沖程4.

每日排液量每分鐘沖次

分

時

（往返一次排液量,一分鐘往返n次，）上面是考慮桿、管靜變形之后實際沖程下的排液量。

5.理論排量不考慮桿、管靜變形，理論沖程下排液量。

懸點理論沖程長6.實際排量地面實測排量。，

—排量系數(shù)，即效率（影響排量系數(shù)因素較多）。

組成：①—充滿系數(shù)含氣：油中自由氣（混合液中自由氣占了體積），實際油體積小了。②—沖程損失（桿、管靜變形對沖程影響）。（為何出現(xiàn)純理論排量，把放在效率中考慮。）③—漏失系數(shù)（上提過程，柱塞與缸套及閥漏失。）④—收縮系數(shù)(從井下到地面冷卻，體積收縮，油中飽和氣脫出。)【各系數(shù)詳細計算，大家以后去研究?！课?、基本型抽油泵三類：管式泵、桿式泵、套管泵。結(jié)構(gòu)組成相同，工作筒安裝方式不同。

1.

管式泵（油管泵）【圖4-3（b）】（1）連接油管下端→泵筒→尾管→固定閥（圖4-1）。泵筒接在油管下部，與油管一起下井。

圖

4-3三種抽油泵型管式泵1.管式泵（油管泵）（1）連接油管下端→泵筒→尾管→固定閥。泵筒接在油管下部，與油管一起下井。（2）游動閥裝在柱塞上，由抽油桿取或下。油管泵筒固定閥套管柱塞游動閥外管游閥泵筒柱塞游閥固定閥旋轉(zhuǎn)管塞（3）固定閥①固定式：裝在泵筒下的尾管上，隨油管取或下。②活動式：下工作筒后投入，可打撈?；顒邮酱驌品绞剑?/p>

a．卡桿打撈式【圖4-4（a）】掛在柱塞下部，隨柱塞一起下井和提出，工作時卡桿伸于柱塞中空，不影響上下沖程。游閥在柱塞上部（泵余隙大）。

打撈固定閥方便。

圖4-4管式抽游泵結(jié)構(gòu)(a)帶卡稈打撈器；(b)帶燈口式打撈器b.燈口打撈式

【圖4-4（b）】隨柱塞一起下井，下井后柱塞提高到工作位置。閥上有打撈銷，柱塞下部有燈口式打撈器。（起、下，需旋轉(zhuǎn)一角度，進入或退出掛槽。）柱塞上裝兩個游閥，作用相同。（4）管式泵優(yōu)點柱塞直徑大，產(chǎn)液量高，泵筒內(nèi)徑與油管內(nèi)徑近等。

圖4-4管式抽游泵結(jié)構(gòu)(a)帶卡稈打撈器；(b)帶燈口式打撈器

2.

桿式泵【圖4-3（a）】（1）特點：柱塞、泵筒、游閥、定閥連成一體由抽油桿下井。（2）有兩個工作筒①外筒：接在油管下端。作用：坐住內(nèi)筒。②內(nèi)筒：與柱塞、游動閥連在一起；由抽油桿下放，坐于外筒。（3）優(yōu)點：提抽油桿，內(nèi)筒，柱塞，兩閥便提出，方便檢修。（4）缺點：泵徑小，產(chǎn)液量低。

桿式抽油泵圖4-5桿式泵（5）定筒桿式泵

【圖4-5(a)】內(nèi)筒坐于外筒。抽油桿帶柱塞在內(nèi)筒往運動，實現(xiàn)吸排油，固定閥在內(nèi)筒下。（6）動筒桿式泵（圖4-5（b））柱塞坐于外筒之內(nèi)，固定閥位于柱塞頂部，游閥在泵筒頂部。內(nèi)筒（泵筒）連抽油桿，并沿柱塞上下往復運動。優(yōu)點：泵筒動，（可使外圍環(huán)空液體產(chǎn)生旋渦運動）防止泵周圍砂子下沉，避免卡泵。游閥在頂部，停抽時，游閥關(guān)，可防止砂子進泵筒內(nèi)。缺點：不宜在偏斜井眼中工作，筒與油管間產(chǎn)生磨損。固定閥位于柱塞頂部，氣分離好（管式泵定閥離井底近，氣分離不好）?？傮w上：桿式優(yōu)于管式。管式：檢修費時，費工。桿式：防氣、防砂比管式好，桿式成本高。美國用管式泵占15％，主要用桿式，我國99％用管式泵。

3.套管泵泵筒座于套管內(nèi)，用套管代替油管所用泵。一種大型桿式泵（省去外筒），用抽油桿下泵。

4.型號

□/□GLZ

抽油泵

泵徑

沖程

管式

吸閥可撈

整筒泵CYB-55/3GZ：泵徑55mm,沖程3m,管式泵，整體泵筒。六、雙作用抽油泵單作用泵：排量小，上、下沖程一次吸排。雙作用泵：排量大，上、下沖程兩次吸排。（采液量大用雙作用泵）1.

結(jié)構(gòu)有上、下兩個柱塞，由連通管相連，呈“工”字形。上腔室：隔墻與上柱塞間腔室，與連通管內(nèi)空相通。下腔室：與泵筒和油管環(huán)空相通。

×2.

工作原理

上行：游閥關(guān)；定閥開。泵筒進液，并經(jīng)連通管進上腔室，泵吸液。同時，下室液經(jīng)泵筒出口進油管內(nèi)，泵排液（向油管排液）。（泵完成一次吸、排）柱塞上部油排出地面。（對泵來說，上腔室和柱塞下部為吸；下腔室為排；一吸一排。吸到泵內(nèi)為吸，從泵內(nèi)排到油管為排。）×下行：定閥關(guān)，游閥開。

柱塞下部空間及上腔室的油擠進連通管推開游閥，進油管（柱塞上部）。下腔室容積增大，壓力降低，泵筒與油管環(huán)空（實際是油管內(nèi)）又有一部分油返回下密封室。另一部分補充柱塞上部上沖程排出的空間。（泵又完成一次吸、排）（相當于上腔排出，讓下腔吸；下柱塞下部排出，排到上柱塞上部。對泵來說，又一次吸一次排。）

×

3.

排量

（1）地面排液量（與泵排液量相等）①上行（上沖程）排液量：“紅”體積：（進到油管就算排出了。）②下行（下沖程）排液量：③排液量：（上沖程排液量＋下沖程排液量）

×（2）按泵吸、排液計算排量：泵排：

泵吸:泵筒吸

下腔吸

（比單作用泵排量增加62.7%）上腔×七、單螺桿抽油泵

GLB系列單螺桿抽油泵是一種新型的采油設(shè)備。

主要由單螺桿泵和地面驅(qū)動裝置組成。

地面驅(qū)動裝置通過抽油桿驅(qū)動井下螺桿泵工作，達到抽吸地下原油的作用。

單螺桿抽油泵

北京石油機械廠生產(chǎn)井下單螺桿抽油泵由轉(zhuǎn)子和定子組成。介質(zhì)連續(xù)吸入和排出。泵送范圍很廣，包括高粘油、含砂原油。單螺桿抽油泵：由井下單螺桿抽油泵和地面驅(qū)動裝置兩部分組成。單螺桿抽油泵地面驅(qū)動裝置②成套單螺桿泵安裝示意圖

地面驅(qū)動電機驅(qū)動抽油桿轉(zhuǎn)動，帶動螺桿轉(zhuǎn)動實現(xiàn)連續(xù)抽油。水力活塞泵（HydraulicPistonPumps

）是利用地面高壓泵，將動力液泵入井內(nèi)，其中一個活塞被動力液驅(qū)動，帶動另一個柱塞將井內(nèi)液體升舉到地面。

優(yōu)點：揚程范圍較大，起下泵操作簡單?？捎糜谛本?、定向井和稠油井采油。

缺點：地面泵站設(shè)備多、規(guī)模大，動力液計量誤差未能完全解決。

第九章無桿抽油設(shè)備水力活塞泵液壓傳動無桿抽油設(shè)備。把油缸、換向閥、抽油泵一起放在井下。一、裝置組成與流程組成：大三部分1.

井下部分2.

地面部分3.

中間部分井口四通中心管外油管水力活塞泵井下機組儲油罐動力泵動力液油氣分理器

1.

井下部分

（水力活塞泵主要機組）液動機，水力活塞泵，滑閥換向機構(gòu)。作用：抽油2.

地面部分動力泵，動力液處理設(shè)備。作用：提供，處理動力液。3.

中間部分①動力液傳送的中心油管。②抽取原油和廢動力液經(jīng)中、外油管環(huán)空。

儲油罐動力泵動力液油氣分理器水力活塞泵井下機組3.工作流程儲罐（清潔油）動力泵

井口通閥→中心油管→液動機組（往復運動）→廢液和原油→中、外油管環(huán)空→井口四通→油氣分離→儲罐→濾清作動力液

油站

儲油罐油氣分理器動力泵動力液井下機組水力活塞泵二、差動式單作用水力活塞泵結(jié)構(gòu)及工作原理（1）結(jié)構(gòu)：液動機（液缸）活塞、活塞桿、主控制閥、水力活塞泵。相當液壓抽油機：將動力缸、換向閥、抽油泵，裝在一起組成井下抽油機組。機組：坐于外油管內(nèi)，接于內(nèi)油管下。

（2）作用原理①下沖程主換向閥位于下死點。高壓液體→中心油管→通道a→（縱向流道）液缸下腔（有桿腔）?！ǖ纀→c腔→通道d→液缸上腔。液缸（液動機）上、下腔面積不等，壓力差下，液動機下沖程，液動機和泵用同一活塞桿，泵也下沖程?！安顒庸ぷ鳌北孟聸_程：吸閥（固）關(guān)，排閥（游）開，泵筒排油?；钊滦?，桿也下行?；钊麠U：控制滑閥，桿上、下控制槽（e，f）控制主閥到上、下死點。到下死點：槽e（桿上槽）使主控制閥上、下端腔室通，c和Ｇ通（壓力液由e進