第二章机械采油常识_pdf

1、第二章机械采油常识在油田开发的初期，由于地层能量充足，地层压力较高，井底压力低，形成生产压差较大，油层压力推动石油流向井底，沿着油管举升到地面，这种采油方法称为自喷采油。随着石油的不断采出，地层能量不断地减小，压力不断地降低，直到不足以将石油举升到地面，这时需要通过机械手段从地下开采石油，这种通过机械手段从地下开采石油的方法称为机械采油。随着采油技术的不断进步，机械采油的工艺和设备也得到了较快的发展，方式多种多样，概括起来主要分为有杆泵采油和无杆泵采油。有杆泵采油是指通过抽油机带动井下抽油杆和抽油泵往复运动从地下开采石油，无杆泵采油是指不需要抽油杆传递动力从地下开采石油，如电动潜油离心泵、水力

2、活塞泵、振动泵、射流泵装置等。一、有杆抽油设备有杆抽油设备主要包括抽油机、井下抽油泵和连接二者的抽油杆“三抽”设备。这里主要介绍抽油设备的地面部分抽油机。习惯把这三部分称为抽油机是抽油设备的地面传动装置，按照结构和工作原理可以分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。(一)游梁式抽油机1游梁式抽油机的组成游梁式抽油机在结构上大同小异，都是以电动机作为原动力，曲柄连杆机构作为动力的传动装置。主要由电动机及其电路控制装置、底座、减速箱、曲柄、平衡块、连杆、横梁、支架、游梁、驴头、悬绳器及刹车装置等组成。2工作原理整个抽油装置由电动机(或其他动力)带动。通过减速箱、曲柄连杆机构和游梁把电动机的高速旋转运动转

3、变为抽油机驴头的低速上、下往复运动，驴头的往复运动，通过悬绳器、光杆和抽油杆带动井下的抽油泵柱塞做上下往复运动，实现抽油的目的。3游粱式抽油机的分类(1)常规型游梁抽油机：常规型游梁抽油机是国内外矿场使用最广泛的一种抽油机。支架在驴头和曲柄连杆之间，其上、下冲程时间相等。如图 l2l所示为常规型游梁式抽油机的结构示意图。(2)前置型游梁抽油机：前置型游梁抽油机的减速箱装在支架前方，因缩短了游梁而使抽油机长度大为减少。连杆和游梁支点的前移，使上、下冲程时间不等，曲柄转角不等。如图 122所示为前置型游梁抽油机的结构示意图。(3)变型游梁抽油机：出于增加冲程和节约能源的目的，近年来国内外研制生产了

4、多种变型游梁抽油机，主要有异相型游梁抽油机、旋转驴头式游梁抽油机、气动抽油机等十余种；由于在矿场中使用的数量较少，这里不做介绍。例如：CYJ3127(n)Y表示该抽油机为游梁式抽油机，最大悬点载荷为 30LN，减速箱曲柄最大扭矩为 7xl000N·m，减速箱齿轮为点啮合圆弧齿轮传动形式，游梁平衡方式。(二)无游梁式抽油机尤游梁式抽油机是为了克服游梁式抽油机体积大，重量大的缺点，改善抽油机工作条件，扩大有杆泵在井深和产量方面的使用范围而研制生产的，与游梁式抽油机相比，仍然保留了抽油杆，维持有杆抽油设备的工作方式，抽油泵也相同，不同的是抽油机的结构和运动形式发生了变化。无游梁式抽油机主要

5、有链条式抽油机、曲柄连杆式无游梁抽油机、液压式抽油机等十余种。1链条式抽油机如图 1-23所示为 LCJ5-4型链条式抽油机的结构示意图。电动机通过皮带传动、减速箱减速后，驱动主动链轮旋转，轨迹链条在垂直分布的主动链轮和上链轮产生运动，在轨迹链条上有一个特殊链节，它通过主轴销、滑块带动往返架，因导轨的限制，往返架上端有钢丝绳通过滑轮连接光杆的悬绳器，这样，往返架的上下垂直运动就使光杆和抽油机相应地进行上、下冲程运动。2曲柄连杆式无游梁抽油机如图 1-2-4所示为曲柄连杆式无游梁抽油机的结构示意图该抽油机由电动机减速箱、带平衡重的形曲柄、连杆、横梁、柔性件(或钢丝绳)、绳轮支架和座底等组成。该抽

6、油机取消了游梁，动力由减速箱经形曲柄、连杆、横梁、传动柔性件 (钢丝绳或链条)，而柔性件再通过绳轮(或链轮)和光杆的悬绳器相连，使抽油杆柱做上下往复运动，从而带动井下抽油泵进行吸油和排油工作。3液压式抽油机液压式抽油机是利用液压传动方式把电动机的高速旋转运动转变为抽油杆的上下垂直往复运动，从而带动井下抽油泵工作，液压式抽油机的液压系统和平衡系统主要用于控制和调节抽油杆柱运动和平衡，液压式抽油机特别适用于长冲程、小冲次的工作，冲程长度可达61122m，且冲程长度和冲程次数都可以无级调节。二、井口装置井口装置是油气井生产的枢纽，是整个油气井组成的地面部分，是控制和调节油气井生产的主要设备。其主要作

7、用是：悬挂油管，承托井内的油管柱重量；密封油套环形空间；控制和调节油井的生产；录取油套压资料和测压、清蜡等日常生产管理；保证各项井下作业施工。井口装置一般由套管头、油管头和采油树及其附件组成。(一)套管头套管头装在整个井口装置的最下端，其作用是将井内各层套管连接起来，使各层套管间的形空间密封不漏。套管头按悬挂套管的层数分为单级套管头、双级套管头和三级套管头。如图 1-25为单级套管头结构示意图，表层套管用法兰与套管头下法兰连接，油层套管穿过套管头通过螺纹与套管头连接。对于只下油层套管的井，可以不用套管头，只将套管四通的下法兰直接连接在油层套管的法兰上。(二)油管头油管头是整个井口装置的中间部分

8、，装在套管头上面，包括套管大四通和油管悬挂器两部分，其作用是悬挂井内管柱，密封油套环形空间。如图 12-6所示是目前油田普遍采用的油管头，在套管大四通上加工有顶丝法兰盘，油管挂坐在套管大四通里，靠挤压油管挂上的“(0)”形密封圈来密封油套环形空间，顶丝的作用是防止井内压力太高时将油管柱顶出。有的采油树不用油管挂，油管直接和上法兰连接，这样的井口在套管大四通上没有顶丝装置。（三）采油树采油树装在套管大四通的上部，主要由套管闸门、总闸门、上法兰、生产闸门、清蜡闸门、油嘴、油管四通或三通等部件组成，其作用是控制和调节油气井生产，引导油井中采出的油气通向井场的输油管线。对于一口油气井，采用什么样的采油

9、树可根据油井的油层深浅，油层压力系数的大小，预计产量的大小，产液(气)性质及液气组成成分等来确定。目前油田常用的采油树主要有 250型、350型和 600型。如图 127所示为采油树结构示意图。一种采油方式。电潜泵装置主要由多级离心泵、保护器和潜油电动机及附属设缶组成。(一)多级离心泵为了满足深井扬程的需要，离心泵采用多级串联。离心泵分为转动和固定部分。转动部分包括：泵轴、轴中部安装的多级叶轮、轴上部的滑动止推轴承以及下端穿过很长的填料密封装置后再安装上径向止推轴承等；固定部分包括：与每个。叶轮相配的导轮、泵壳等。因为泵浸没在原油中，当叶轮旋转时原油从吸人口吸人，加压后从油管排出。(二)保护器电潜泵是在液面下工作的，泵的沉没度达几十米到几百米，潜油电动机受很大的液柱压力，地层液体极易由接缝处渗入其内部，破坏其正常工作。保护器的作用主要是平衡电动机中的压力，使电动机内部压力始终大于周围井筒中的压力。(三)潜油电动机潜油电动机是潜油泵的动力，将电能转变成机械能，带动潜油泵转动，实现采油。(四)油气分离器油气分离器装在多级离心泵的人口处生气蚀。(五)单流阀其作用是将部分气体从液体中分离出夹，防止泵发单流阀在电潜泵