毕业设计-深井泵采油技术

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1、中国石油大学（华东）现代远程教育毕业设计（论文）题 目： 深井泵采油技术 学习中心： 胜利油田学习中心 年级专业： 2008 春专升本 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 教授 导师单位： 中国石油大学（华东） 中 国 石 油 大 学 （ 华 东 ） 远 程 与 继 续 教 育 学 院论文完成时间： 年 月 日摘 要深井泵采油作为现场采油不可缺少的技术,在近几年通过不断的研究和改进.已经取得了很大的成就.但在深井泵采油的过程中仍存在很多难题,这包括设备自身和地层本身两大方面.本文主要从设备自身分析存在的问题,由于深井泵使用条件的复杂性,我们从该泵不断的发展中找出存在的问题及相关的解决方

2、案.不同类型的深井泵的特点及适用条件.中心词: 深井泵 性能结构 管式泵杆式泵 降粘目 录第 1 章 前言 1第 2 章 深井泵技术发展进程及工作原理 22.1 深井泵技术的发展进程 22.2 深井泵工作原理 32.3 深井泵工作特点 3第 3 章 深井泵类型及表示方法 53.1 深井泵类型 53.2 深井泵基本参数 53.3 深井泵的性能及结构 5第 6 章 无间隙密封抽油泵 206.1 研制情况 206.2 技术要点 20第 7 章 胜坨 237.1 概述 237.2 有杆泵失效形式分析 237.3 采取的技术措施及取得的初步成果 26第 8 章 结论 30致谢 31参考文献 32.1第

3、1 章 前言本文对深井泵的发展过程及其结构和工作原理做了简要明确的介绍,深井泵的分类和各类的结构,组成,主要部件的原材料都涉及到.由于不同的深井泵有不同的结构和性能,再由于其工作环境的特殊性.所以不同的泵都有他的优点和缺点.本文通过大量的实验数据和现场的实际操作资料,总结出了常规泵和特殊用途泵的不同使用情况.并对其结构特点的性能做出评述,对容易出现的问题提出解决方案.我们还对九区采用深井泵采油所采取的降粘措施做出介绍.通过对深井泵的研究,希望可以不断改进采油设备不断提高采收率.2第 2 章 深井泵技术发展进程及工作原理2.1 深井泵技术的发展进程发明深井泵后很长一段时间技术发展不快，到了 20

4、 世纪中叶开始研究整筒深井泵和衬套式深井泵同时生产，关于深井泵技术上有争论的两大问题：一是整筒深井泵好，还是衬套式深井泵好；二是柱塞上是有防沙槽好，还是没有防沙槽好。直到 20 世纪 80 年代，由于整筒深井泵显著提高了泵效，一般比衬套式深井泵约提高了 10%，延长了柱塞泵副的使用寿命，并可节约 40%左右优质钢材，逐步取代了衬套式抽油泵，美国 API 有关深井泵的规定中已淘汰了衬套式深井泵，这是近年来深井泵主要技术进步之一。为了适应采油工艺的需求，多年来除了标准深井泵（管式泵和杆式泵）外，还开发出各种特殊类型的深井泵，如适用于大排液量的双作用泵；适用于高汽油比的两极压缩抽油机泵和机械起闭阀深

5、井泵等防气泵；适用于稠油的流线型深井泵和液压反馈式泵；适用于出沙井的自润滑式防沙泵，伸缩式三管防沙泵和防沙卡等防沙泵；适用于深井抽油的过桥泵；使用于斜井抽油的斜井深井泵；适用于过泵测试或加热的空心泵；为减小沉没度的有杆射流增压泵等。为了延长深井泵的使用寿命，在改进深井泵零部件方面，主要采取提高泵筒活塞副的耐久性和阀组的可靠性。泵筒采用了多种原材料和热处理工艺，除渗氮外，还发展了碳氦共渗以及镀铬工艺。柱塞除采用镀铬工艺外，还发展了喷焊镍基合金和喷涂陶瓷工艺。值得注意的是，为了提高泵筒柱塞副的耐久性，要根据油井的特点合理匹配泵筒和柱塞的材料，高阀组为了提高可靠性和抗腐蚀性，常用高碳铬不锈钢和铸钴等

6、材料替代一般的不锈钢。现在有一种注采两用、现场操作简单、维修方便，已经在油田大面积推广使用的新型抽油泵经过油田现场运用后，使用效果显著，并得到了使用单位的好评。截止到目前该新型抽油泵已经在油田现场运用 252 井次，结果该泵应用现场注气、转抽施工成功率达到 100%，同时现场使用的质量合格率也达 100%。这项技术就是由新疆石油管理局采油工艺研究院科研人员自行研制的多功能长柱塞抽油泵技术。 多功能长柱塞抽油泵技术是新疆石油局采研院科研人员 2004 年投入研究的科研项目，该项目研究是这个院科研人员为了进行系统分析调研，目前应用于稠油热采的各种稠油泵，并结合了稠油油田注蒸汽开采的特点而展开进行研

7、究攻关工作的。该院科3研人员通过两年多的不断探索，最终项目的研究攻关工作获得了成功。 在随后的现场实验的过程中，多功能长柱塞抽油泵技术又得到了改进，同时新疆石油局采研院科研人员根据油田现场的需要，又分别完成了直径为 38、44、57 三种规格的多功能长柱塞抽油泵的设计工作，设计图纸 40 多张，并按照国家抽油泵室内试验标准，进行了数十次的室内试验，结果经过试验抽样合格率达到了 100%。 该技术在先期试验中取得成功的基础上，新疆石油局采研院的科研人员开展了大面积的油田现场推广工作，并取得了较好的成绩，同时该技术的成功运用，得到了油田单位用户的好评。截止到目前，多功能长柱塞抽油泵已经在新疆油田采

8、油厂运用 252井次，最长的使用时间有超过一年的，其中在低效油田应用直径为 44 的多功能长柱塞抽油泵近百台，直径 38 的多功能长柱塞抽油泵 118 台；在新疆油田重油公司现场运用35 台。 通过油田现场的大面积推广与使用，多功能长柱塞抽油泵实现了科研人员预期的构想，达到了预定的目标。 多功能长柱塞抽油泵改变了传统的长柱塞抽油泵的结构与形式，采用的是整体泵筒结构。新研制的多功能长柱塞抽油泵技术可满足注采两用、现场操作简单、维修方便，同时还可满足丛式井、定向井、斜井和水平井抽油的需要，还可实现转抽后可进行不压井作业，特别是针对油层能量较高的稠油自喷井，这样既节省了压井作业的费用，也避免了进行压

9、井作业对油层的破坏。目前该技术已经申请了国家专利。 2.2 深井泵工作原理深井泵的工作原理与往复泵相同。其结构主要由油泵筒、柱塞、进油阀（也称固定阀）和出油阀（也称游动阀）组成。当柱塞由下死点上行时出油阀在重力作用下关闭，上方原油随着柱塞上行沿管柱排出地面，同时泵筒容积增大，压力下降，直到泵筒压力低于沉没压力时，固定阀被沉没压力顶开，此时泵筒开始进油直到上死点。当柱塞由上死点下行时，固定阀在重力作用下关闭，泵腔容积减小，压力上升，直到泵内压力超过柱塞上部液柱压力时顶开游动阀，泵腔内的原油排到柱塞以上，深井泵完成了一次循环。同理，周而复始将原油抽到地面。2.3 深井泵工作特点由于深井泵工作环境和

10、条件复杂，因此要求深井泵满足以下条件：1）深井泵是在井下套管内工作的，其泵径收受套管尺寸的限制，如 51/2in/套管只能使用 95mm 以下的深井泵，7in 可以使用 100mm 和 120mm 泵径的深井泵。由于受套管尺寸限制，只能采用立式结构。增加排量时靠增加泵径，提高冲速和加长冲程来实4现，但是，这三方面都有局限性：加大泵径受套管尺寸和和液柱动载限制；提高冲速，增加动载和惯性载荷，影响抽油系统寿命；加长冲程游梁式抽油机减速箱扭矩增大，抽油机尺寸和重量急剧增加，泵筒和活塞都要加长，经济上不合算制造技术难以实现。2）深井泵扬程较高，一般是下到 30004000m，柱塞上、下压差很大，即要保

11、持柱塞副的密封性，又要保证使用寿命，除了减小泵筒之间的间隙，采用耐磨材料和加工艺外，最简单的办法是加长柱塞长度。3）深井泵是一种细长拉杆的往复泵，其拉杆直径小于 1 英寸，而长度达30004000 米，这种往复运动传递到柱塞，受抽油杆变形和震动的影响，使得柱塞有效冲程长度和发组运动规律异常。4）深井泵在井下工作环境恶劣，受含气，含沙，腐蚀，结垢，黏度，高温，高压影响。5第 3 章 深井泵类型及表示方法3.1 深井泵类型深井泵分为管式泵和杆式泵两大类。符合抽油泵标准设计和制造的抽油泵称为常规抽油泵，对具有专门用途的抽油泵如稠油泵、防气泵、防沙泵、防腐泵和耐磨泵等，称为特殊用处的深井泵。深井泵有整

12、筒泵和组合泵之分，整筒泵的泵筒是由一个整体无缝钢管加工而成，组合泵是外筒内装由许多节衬套组成的泵筒。整筒泵有许多优点，是国内外抽油泵的发展方向。目前我国两种泵同时使用，但组合泵已处于被淘汰的趋势。3.2 深井泵基本参数国内外常规深井泵的基本参数见表 2-1。表 2-1 深井泵基本参数泵的直径基本形式公称直径基本直径柱塞长度系列m加长短节长度 m连接油管外径柱塞冲程长度范围 m理论排量连接抽干螺纹直径，32 31.8 48.3,60.3 1.26.0 1469 23.81360.3,70.3 1.26.0 20112 21.98838 38.144 44.570.0 1.26.0 27138 2

13、6.98873.0 1.26.0 35173 26.98851 50.857 57.288.9 1.26.0 44220 26.988杆式泵63 63.50. 60. 91. 22. 51. 82. 10.30.60.988.9 1.26.0 54259 30.16363.3 深井泵的性能及结构3.3.1 管式泵它直接连接在油管底部，由泵筒总成，柱塞总成，固定阀总成，固定阀固定装置和固定阀打捞装置组成。管式抽油泵是因泵筒装置（包括泵筒，加长接头等）靠螺纹直接联接到油管上并成为油管一部分而得名。管式泵又可分为固定阀可拔式和不可拔式两种。可拔式结构可在必要时利用抽油杆直接将柱塞和固定阀提出井外不必

14、将油管柱起出，因此可以减少维修时间，降低停泵损失。管式泵有如下优点：（1）在油管尺寸相同的情况下，适用的管式泵泵径大于杆式泵泵径，因此适用于大排量井。（2）结构坚固，流道面积大，可以提取粘稠的原油。（3）推荐用于含石膏的井中。由于抽油杆柱的强度及弹性拉伸的限制，这种泵通常用于排量较大的深井中，它不适用于含气井和特深井。3.3.2 强启闭稠油泵 这种泵的特点是依靠机械力的作用迫使雏形阀开启和关闭，解决了在抽汲稠油时，阀球不能及时开启，与阀座不能形成可靠密封和球在阀罩中阻止稠油流动的一系列问题。该泵不是依靠压差开启锥形阀，所以能较好的解决热采转轴的蒸汽锁和一般飞锁问题，极大的提高了抽油泵的容积效率。另外，锥形阀的倒装，连接器与柱塞头的刮砂作用，也使这种泵在含砂较多的稠油井能正常使用。3.3.3 防砂泵 防砂抽油泵采用长柱塞、短泵筒及双通接头进油结构。进油通道与沉砂通道分开，由于工作时柱塞两头均在泵筒外，加之漏失液的作用，阻止砂粒进入柱塞与泵筒之间的密封间隙，减轻了泵筒与柱塞的磨损，使表面强化层不易被破坏。在油井停抽时，下沉的砂料经沉砂球沉入泵下尾管，不会像常规泵那样在泵上聚积，避免了砂埋抽油杆，能大大的延长抽油泵的栓泵周期。在下到砂埋油层的情况