深井泵采油技术.

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1、1 第十章第十章 深井泵采油技术深井泵采油技术 l 常规有杆泵采油技术 l 地面驱动螺杆泵采油技术 l 无杆泵采油技术 2 有杆泵采油典型特点： 地面能量通过抽油杆、抽油泵传递给井下流体。 (1) 常规有杆泵采油：抽油机悬点的往复运动通过抽油杆传递 给井下柱塞泵。 (2) 地面驱动螺杆泵采油：井口驱动头的旋转运动通过抽油 杆传递给井下螺杆泵。 有杆泵采油分类： 常规有杆泵采油是目前我国最广泛应用的采油方式， 大约有80%以上的油井采油采用该举升方式。 第一节第一节 常规有杆泵采油技术常规有杆泵采油技术 3 一、抽油装置一、抽油装置 抽油机 抽油杆 抽油泵 其它附件 设 备 组 成 抽油过程介绍

2、 三抽设备 4 (一)抽油机 有杆深井泵采油的主要地面设备，它将电能转化为机械能 ，包括游梁式抽油机和无游梁式抽油机两种。 游梁式抽油机组成 游梁-连杆-曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装置 一、抽油装置一、抽油装置 5 一、抽油装置一、抽油装置 游梁 辅 助 装 置 曲柄机构 连杆 减速箱 动 力 设 备 6 工作时，动力机将高 速旋转运动通过皮带和减 速箱传给曲柄轴，带动曲 柄作低速旋转。曲柄通过 连杆经横梁带动游梁作上 下摆动。挂在驴头上的悬 绳器便带动抽油杆柱作往 复运动。 工作原理 一、抽油装置一、抽油装置 7 一、抽油装置一、抽油装置 前置式游梁抽油机其基本结构与普通式相同，只是支

3、架轴和连接连 杆与游梁的横梁轴互换了位置。当驴头在右时，曲柄顺时针旋转， 上冲程比下冲程慢，使抽油机承载能力变大。 8 新型抽油机：为了节能和加大冲程。 异相型游梁式抽油机 异形游梁式抽油机 双驴头游梁式抽油机 链条式抽油机 宽带传动抽油机 液压抽油机 节能 加大冲程 一、抽油装置一、抽油装置 9 抽 油 机抽 油 机 常规型游梁式抽油机 双驴头游梁式抽油机 双驴头抽油机，它去掉了普通游梁式抽油机横梁尾轴，依靠一个后驴 头装置通过驱动钢丝绳使横梁与连杆相连接。 该抽油机冲程长，节能好，动载荷小，工作稳定，易启动。 缺点是驱动绳辫子易磨损。 10 链条式抽油机 抽 油 机抽 油 机 11 抽 油

4、 机抽 油 机 12 皮带式抽油机 抽 油 机抽 油 机 13 游梁式抽油机系列型号表示方法 CYJ 123.370(H) F(Y，B，Q) 游梁式抽油机系列代号 CYJ-常规型 CYJQ-前置型 CYJY-异相型 悬点最大载荷，*10 kN 光杆最大冲程，m 减速箱曲柄轴最大允许扭矩,kN.m 减速箱齿轮形代号，H为点啮合双 圆弧齿轮，省略渐开线人字齿轮 平衡方式代号 F：复合平衡 Y：游梁平衡 B：曲柄平衡 Q：气动平衡 一、抽油装置一、抽油装置 14 (2)抽油杆： 能量传递工具。 1-外螺纹接头； 2-卸荷槽； 3-推承面台肩； 4-扳手方径； 5-凸缘； 6-圆弧过渡区 一、抽油装置

5、一、抽油装置 15 (3)抽油泵：机械能转化为流体压能的设备 工作筒(外筒和衬套)、柱塞及游动阀(排出 阀)和固定阀(吸入阀) 按照抽油泵在油管中的固定方式可分为：管式泵和杆式泵 主要组成： 分类： 按照抽油泵性能特点可分为：常规泵、防砂泵、防气泵、 抽稠泵等等 工作筒 (外筒和衬套 ) 柱塞 固定阀 (吸入阀) 游动阀 (排出阀) 一、抽油装置一、抽油装置 16 一、抽油装置一、抽油装置 17 A-管式泵 B-杆式泵 管式泵：外筒和衬套在地面组装好接在油管 下部先下入井内，然后投入固定阀，最后再 把柱塞接在抽油杆柱下端下入泵内。 管式泵特点：结构简单、成本低，排量大。但检泵时必须起出油 管，

6、修井工作量大，故适用于下泵深度不很大，产量较高的油井。 杆式泵：整个泵在地面组装好后接在抽油杆柱 的下端整体通过油管下入井内，由预先装在油 管预定深度(下泵深度)上的卡簧固定在油管上 ，检泵时不需要起油管。 杆式泵特点：结构复杂，制造成本高，排量小，修井工作量小。 杆式泵适用于下泵深度大、产量较小的油井。 一、抽油装置一、抽油装置 18 二、泵的工作原理二、泵的工作原理 (一)泵的抽汲过程 抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上 的游动阀受管内液柱压力和自重作用而关 闭。 泵内压力降低，固定阀在环形空间液 柱压力(沉没压力)与泵内压力之差的作用 下被打开。 泵吸入的条件： 泵内压力(吸入压力)低于沉

7、没压力。 上冲程 （1）上冲程 泵内吸入液体、井口排出液体。 19 下冲程 （2）下冲程 柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。 泵内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上液 柱压力时，游动阀被顶开。 柱塞下部的液 体通过游动阀进入柱塞上部，使泵排出液体 。 泵排出的条件： 泵内压力(排出压力)高于柱塞以上的液 柱压力。 柱塞上下抽汲一次为一个冲程，在一个 冲程内完成进油与排油的过程。 二、泵的工作原理二、泵的工作原理 20 （二)泵的理论排量 泵的工作过程是由三个基本环节所组成，即柱塞在 泵内让出容积，井内液体进泵和从泵内排出井内液体。 在理想情况下，活塞上、下一次进入和排出的液体 体积都等于柱塞让出

8、的体积： 每分钟的排量为： 每日排量: 泵的理论排量 冲次：一分钟的时 间内抽油泵吸入与 排出的周期数。 二、泵的工作原理二、泵的工作原理 21 三、泵效及其影响因素三、泵效及其影响因素 泵效：在抽油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。 影响泵效的因素： (3) 漏失影响 (1) 抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩 (2) 气体和充不满的影响 (4) 体积系数的影响 地面产液量 22 提高泵效的措施 (1)选择合理的工作方式 选用大冲程、小冲次，减小气体影响，降低悬点载荷，特别 是稠油的井。 连喷带抽井选用大冲数快速抽汲，以增强诱喷作用。深井抽汲时，S和N的选择一定要避开不利配合区。 (2)确定合

9、理沉没度。 (3)改善泵的结构，提高泵的抗磨、抗腐蚀性能。 (4)使用油管锚减少冲程损失 (5)合理利用气体能量及减少气体影响 三、泵效及其影响因素三、泵效及其影响因素 23 第二节 地面驱动螺杆泵采油技术 螺杆泵抽油杆 油层 驱动装置 24 第二节 地面驱动螺杆泵采油技术 螺杆泵工作原理 螺杆泵的转子、定子副（也称 杆衬套副）是利用摆线的多等效 动点效应，在空间形成封闭腔室， 并当转子和定子作相对转动时，封 闭腔室能作轴向移动，使其中的液 体从一端移向另一端，实现机械能 和压力能的相互转化，从而实现举 升作用。 25 特点： l 井口结构简单、占地面积小，利于海上平台和从式井组采油。 l 泵

10、运动部件少，吸入性能好，适用于稠油井和出砂油井应用。 l 泵内没有吸入和排出阀以及复杂的流道，水力损失小。 l 在相同举升参数下，与常规有杆抽油井生产系统相比系统效率 较高，能量消耗小。 l 无脉动排油现象。 l 体积小，耗能低，投资少。 l 安全、可靠，安装、使用、维护、监控等方便。 第二节 地面驱动螺杆泵采油技术 26 第三节第三节 无杆泵采油技术无杆泵采油技术 举升动力传输的方式不同 有杆泵采油 气举采油 人工举升采油 地面能量通过抽油杆提供给抽 油泵，将井底原油举升至地面 的采油方式。 利用气举气体的膨胀使井筒中 的混合液密度降低。将流到井 内的原油举升到地面 无杆泵采油 地面能量不通

11、过抽油杆提供给 抽油泵，将井底原油举升至地 面的采油方式。 一、电动潜油离心泵采油 28 一、电动潜油离心泵采油 (2) 能量传递过程 潜油电机 保护器 分离器 多级离心泵 潜油电缆 井下机组部分 变压器 控制屏 接线盒 地面控制部分 泄油阀 单流阀 电力传 输部分 (1) 生产设备组成 29 一、电动潜油离心泵采油 (2) 能量传递过程 (3) 地层流体举升过程 (1) 生产设备组成 30 电潜泵举升方式的主要优点： (1) 排量大； (2) 操作简单，管理方便； (3) 能够较好地运用于斜井与水平井以及海上采油； (4) 在防蜡方面有一定的作用。 电潜泵举升方式的主要缺点： (1) 下入深

12、度受电机功率、油套管直径、井筒高温等的限制； (2) 比较昂贵，初期投资高； (3) 作业费用高和停产时间过长； (4) 电机、电缆易出现故障； (5) 日常维护要求高。 一、电动潜油离心泵采油 31 开式水力活塞泵采油系统 二、水力活塞泵采油 高压泵机组 高压控制管汇 动力液处理装置 计量装置 地面管线 地面流程 井口 井下器具管柱结构 水力活塞泵井下机组 油井装置 液马达 抽油泵 滑阀控制机构 32 工作原理： 动力液地面加压； 油管或专用动力液管输送； 动力液被传至井下液马达处； 滑阀控制机构换向； 动力液驱动液马达； 液马达做往复运动； 液马达通过活塞杆带动抽油泵做往复运动； 原油被增

13、压举升。 开式水力活塞泵采油系统 二、水力活塞泵采油 33 工作原理： 动力液地面加压； 油管或专用动力液管输送； 动力液被传至井下液马达处； 滑阀控制机构换向； 动力液驱动液马达； 液马达做往复运动； 液马达通过活塞杆带动抽油泵做往复运动； 原油被增压举升。 二、水力活塞泵采油 34 适 应 条 件 主要缺点： 油层深度与排量范围大； 含蜡； 稠油； 井斜。 (1) 机组结构复杂，加工精度要求高； (2) 地面流程大，投资高(规模效益)； 二、水力活塞泵采油 35 三、水力射流泵采油 系统组成 高压泵机组 高压控制管汇 计量装置 动力液处理装置 地面管线 地面流程 井下器具管柱结构 井口 油

14、井装置 射流泵 36 井下射流泵工作示意图 射流泵工作原理 动力液地面加压； 油管或专用动力液管输送； 动力液被传至井下喷嘴； 通过喷嘴将压能转换动能； 嘴后形成低压区； 动力液与油层产出液在喉管中混合； 经扩散管动能转换成压能； 混合液的压力提高后被举升到地面。 三、水力射流泵采油 水力射流泵排量、扬程 取决于喷嘴面积与喉管 面积的比值。 37 射流泵工作原理 动力液地面加压； 油管或专用动力液管输送； 动力液被传至井下喷嘴； 通过喷嘴将压能转换动能； 嘴后形成低压区； 动力液与油层产出液在喉管中混合； 经扩散管动能转换成压能； 混合液的压力提高后被举升到地面。 三、水力射流泵采油 38 优点： (1) 没有运动部件，结构紧凑，泵排量范围大 (2) 由于可利用动力液的热力及化学特性，适用于高 凝油、稠油、高含蜡油井。 (3) 对定向井、水平井和海上丛式井的举升有良好的适 应性。 三、水力射流泵采油 (END)