深井泵采油技术

1、1l 常规有杆泵采油技术常规有杆泵采油技术l 地面驱动螺杆泵采油技术地面驱动螺杆泵采油技术l 无杆泵采油技术无杆泵采油技术2有杆泵采油典型特点：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。地面能量通过抽油杆、抽油泵传递给井下流体。(1)(1) 常规有杆泵采油：常规有杆泵采油：抽油机悬点的往复运动通过抽油杆传递抽油机悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下柱塞泵。给井下柱塞泵。(2)(2) 地面驱动螺杆泵采油：地面驱动螺杆泵采油：井口驱动头的旋转运动通过抽油井口驱动头的旋转运动通过抽油杆传递给井下螺杆泵。杆传递给井下螺杆泵。有杆泵采油分类：有杆泵采油分类： 常规有杆泵采油是目前我国

2、最广泛应用的采油方式，常规有杆泵采油是目前我国最广泛应用的采油方式，大约有大约有80%80%以上的油井采油采用该举升方式。以上的油井采油采用该举升方式。3抽油机抽油机抽油杆抽油杆抽油泵抽油泵其它附件其它附件设设备备组组成成抽油过程介绍抽油过程介绍 三抽设备三抽设备4( (一一) )抽油机抽油机 有杆深井泵采油的主要地面设备，它将电能转化为机械能，有杆深井泵采油的主要地面设备，它将电能转化为机械能，包括包括游梁式抽油机和无游梁式抽油机游梁式抽油机和无游梁式抽油机两种。两种。游梁式抽油机组成游梁式抽油机组成 游梁游梁- -连杆连杆- -曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装置曲柄机构、减速箱、动力设备

3、和辅助装置5游梁游梁辅辅助助装装置置曲柄机构曲柄机构连杆连杆减速箱减速箱动动力力设设备备6 工作时，动力机将高工作时，动力机将高速旋转运动通过皮带和减速旋转运动通过皮带和减速箱传给曲柄轴，带动曲速箱传给曲柄轴，带动曲柄作低速旋转。曲柄通过柄作低速旋转。曲柄通过连杆经横梁带动游梁作上连杆经横梁带动游梁作上下摆动。挂在驴头上的悬下摆动。挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆柱作往绳器便带动抽油杆柱作往复运动。复运动。工作原理工作原理7前置式游梁抽油机前置式游梁抽油机其基本结构与普通式相同，只是支架轴和连接连其基本结构与普通式相同，只是支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，

4、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。上冲程比下冲程慢，使抽油机承载能力变大。 8新型抽油机：新型抽油机：为了节能和加大冲程。为了节能和加大冲程。异相型游梁式抽油机异相型游梁式抽油机异形游梁式抽油机异形游梁式抽油机双驴头游梁式抽油机双驴头游梁式抽油机链条式抽油机链条式抽油机宽宽带传动抽油机带传动抽油机液压抽油机液压抽油机节能节能加大冲程加大冲程9常规型游梁式抽油机常规型游梁式抽油机双驴头游梁式抽油机双驴头游梁式抽油机双驴头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，它去掉了普通游梁式抽油机横梁尾轴，依靠一个后驴

5、头装置通过驱动钢丝绳使横梁与连杆相连接。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。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。缺点是驱动绳辫子易磨损。 10链条式抽油机链条式抽油机1112皮带式抽油机皮带式抽油机13游梁式抽油机系列型号表示方法游梁式抽油机系列型号表示方法CYJ 12CYJ 123.33.370(H) F(Y70(H) F(Y，B B，Q)Q)游梁式抽油机系列代号游梁式抽油机系列代号CYJ-CYJ-常规型常规型CYJQ-CYJQ-前置型前置型CYJY-CYJY-异相型异相型悬点最大载荷，悬点最大载

6、荷，*10 kN10 kN光杆最大冲程，光杆最大冲程，m m减速箱曲柄轴最大允许扭矩减速箱曲柄轴最大允许扭矩,kN.m,kN.m减速箱齿轮形代号，减速箱齿轮形代号，H H为点啮合双为点啮合双圆弧齿轮，省略渐开线人字齿轮圆弧齿轮，省略渐开线人字齿轮平衡方式代号平衡方式代号F F：复合平衡：复合平衡Y Y：游梁平衡：游梁平衡B B：曲柄平衡：曲柄平衡Q Q：气动平衡：气动平衡14(2)(2)抽油杆：抽油杆： 能量传递工具。能量传递工具。1-1-外螺纹接头；外螺纹接头；2-2-卸荷槽；卸荷槽；3-3-推承面台肩；推承面台肩；4-4-扳手方径；扳手方径；5-5-凸缘；凸缘；6-6-圆弧过渡区圆弧过渡区

7、15(3)(3)抽油泵：抽油泵：机械能转化为流体压能的设备机械能转化为流体压能的设备工作筒工作筒( (外筒和衬套外筒和衬套) )、柱塞及游动阀、柱塞及游动阀( (排出排出阀阀) )和固定阀和固定阀( (吸入阀吸入阀) )按照抽油泵在油管中的按照抽油泵在油管中的固定方式固定方式可分为：管式泵和杆式泵可分为：管式泵和杆式泵主要组成：主要组成：分类：分类：按照抽油泵按照抽油泵性能特点性能特点可分为：常规泵、防砂泵、防气泵、可分为：常规泵、防砂泵、防气泵、 抽稠泵等等抽稠泵等等工作筒工作筒( (外筒和衬套外筒和衬套) )柱塞柱塞固定阀固定阀( (吸入阀吸入阀) )游动阀游动阀( (排出阀排出阀) )1

8、617A-A-管式泵管式泵 B-B-杆式泵杆式泵管式泵：管式泵：外筒和衬套在地面组装好接在油管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。把柱塞接在抽油杆柱下端下入泵内。管式泵特点管式泵特点：结构简单、成本低，排量大。但检泵时必须起出油结构简单、成本低，排量大。但检泵时必须起出油管，修井工作量大，故适用于下泵深度不很大，产量较高的油井。管，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：杆式泵：整个泵在地面组装好后接在抽油杆柱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

9、预先装在油的下端整体通过油管下入井内，由预先装在油管预定深度管预定深度( (下泵深度下泵深度) )上的卡簧固定在油管上，上的卡簧固定在油管上，检泵时不需要起油管。检泵时不需要起油管。杆式泵特点：杆式泵特点：结构复杂，制造成本高，排量小，修井工作量小。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。杆式泵适用于下泵深度大、产量较小的油井。18( (一一) )泵的抽汲过程泵的抽汲过程 抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上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的游动阀受管内液柱压力和自重作用而关闭。闭。 泵内压力降低，固定阀在环形空间液泵

10、内压力降低，固定阀在环形空间液柱压力柱压力( (沉没压力沉没压力) )与泵内压力之差的作用与泵内压力之差的作用下被打开。下被打开。泵吸入的条件：泵吸入的条件： 泵内压力泵内压力( (吸入压力吸入压力) )低于沉没压力。低于沉没压力。上冲程上冲程（1 1）上冲程）上冲程 泵内吸入液体、井口排出液体。泵内吸入液体、井口排出液体。19下冲程下冲程（2 2）下冲程）下冲程 柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。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。柱压力时，游动阀被顶开。 柱塞下部的液柱塞下部的液体通过游动阀进

11、入柱塞上部，使泵排出液体。体通过游动阀进入柱塞上部，使泵排出液体。泵排出的条件：泵排出的条件： 泵内压力泵内压力( (排出压力排出压力) )高于柱塞以上的液高于柱塞以上的液柱压力。柱压力。 柱塞上下抽汲一次为一个柱塞上下抽汲一次为一个冲程冲程，在一个，在一个冲程内完成进油与排油的过程。冲程内完成进油与排油的过程。 20（二（二) )泵的理论排量泵的理论排量 泵的工作过程泵的工作过程是由三个基本环节所组成，即是由三个基本环节所组成，即柱塞在柱塞在泵内让出容积，井内液体进泵泵内让出容积，井内液体进泵和和从泵内排出井内液体。从泵内排出井内液体。 SfVp 在理想情况下，活塞上、下一次进入和排出的液体

12、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的体积：体积都等于柱塞让出的体积： SNfVpm每分钟的排量为：每分钟的排量为： SNkSNfQppt1440每日排量每日排量: :泵的理论排量泵的理论排量冲次：一分钟的时冲次：一分钟的时间内抽油泵吸入与间内抽油泵吸入与排出的周期数。排出的周期数。21tQQ/泵效泵效：在抽油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。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：影响泵效的因素：(3) (3) 漏失影响漏失影响(1) (1) 抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩SSp入(2) (2) 气体和充不满的影响气

13、体和充不满的影响活液VV(4) (4) 体积系数的影响体积系数的影响lBB1地面产液量地面产液量22提高泵效的措施提高泵效的措施(1)(1)选择合理的工作方式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。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。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，深井抽汲时，S S和和N N的选择一定要避开不利配合区。的选择一定要避开不利配合区。(2)(2)确定合理沉没度。确定合理沉没度。(3)(3)改善泵的结构，提高泵的抗磨、抗腐蚀性能。改善泵的结构

14、，提高泵的抗磨、抗腐蚀性能。(4)(4)使用油管锚减少冲程损失使用油管锚减少冲程损失(5)(5)合理利用气体能量及减少气体影响合理利用气体能量及减少气体影响23第二节第二节 地面驱动螺杆泵采油技术地面驱动螺杆泵采油技术螺杆泵螺杆泵抽油杆抽油杆油层油层驱动装置驱动装置24第二节第二节 地面驱动螺杆泵采油技术地面驱动螺杆泵采油技术螺杆泵工作原理螺杆泵工作原理 螺杆泵的转子、定子副（也称螺杆泵的转子、定子副（也称杆杆衬套副）是利用摆线的衬套副）是利用摆线的多等效多等效动点动点效应，在空间形成封闭腔室，效应，在空间形成封闭腔室，并当转子和定子作相对转动时，封并当转子和定子作相对转动时，封闭腔室能作轴向

15、移动，使其中的液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，从而实现举和压力能的相互转化，从而实现举升作用。升作用。 25 特点：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。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 泵运动部件少，吸入性能好，适用于稠油井和出砂油井应用。泵运动部件少，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。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在相同举升参

16、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。较高，能量消耗小。l 无脉动排油现象。无脉动排油现象。l 体积小，耗能低，投资少。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。安全、可靠，安装、使用、维护、监控等方便。 第二节第二节 地面驱动螺杆泵采油技术地面驱动螺杆泵采油技术26举升动力传输的方式不同举升动力传输的方式不同有杆泵采油有杆泵采油气举采油气举采油人工举升采油人工举升采油地面能量通过地面能量通过抽油杆抽油杆提供给抽提供给抽油泵，将井底原油举升至地面油泵，将井底原油举升至地面的采油方式。的采油方式。利用气举气体的膨胀使井筒利用气举气体的膨胀使井筒中

17、的中的混合液密度混合液密度降低。将流降低。将流到井内的原油举升到地面到井内的原油举升到地面无杆泵采油无杆泵采油地面能量地面能量不通过抽油杆不通过抽油杆提供给提供给抽油泵，将井底原油举升至地抽油泵，将井底原油举升至地面的采油方式。面的采油方式。一、电动潜油离心泵采油一、电动潜油离心泵采油28一、电动潜油离心泵采油一、电动潜油离心泵采油(2) (2) 能量传递过程能量传递过程潜油电机潜油电机保护器保护器分离器分离器多级离心泵多级离心泵潜油电缆潜油电缆井下机组部分井下机组部分变压器变压器控制屏控制屏接线盒接线盒地面控制部分地面控制部分泄油阀泄油阀单流阀单流阀电力传电力传输部分输部分(1) (1) 生

18、产设备组成生产设备组成29一、电动潜油离心泵采油一、电动潜油离心泵采油(2) (2) 能量传递过程能量传递过程(3) (3) 地层流体举升过程地层流体举升过程(1) (1) 生产设备组成生产设备组成30电潜泵举升方式的主要优点：电潜泵举升方式的主要优点：(1) (1) 排量大；排量大；(2) (2) 操作简单，管理方便；操作简单，管理方便；(3) (3) 能够较好地运用于斜井与水平井以及海上采油；能够较好地运用于斜井与水平井以及海上采油；(4) (4) 在防蜡方面有一定的作用。在防蜡方面有一定的作用。电潜泵举升方式的主要缺点：电潜泵举升方式的主要缺点：(1) (1) 下入深度受电机功率、油套管

19、直径、井筒高温等的限制；下入深度受电机功率、油套管直径、井筒高温等的限制；(2) (2) 比较昂贵，初期投资高；比较昂贵，初期投资高；(3) (3) 作业费用高和停产时间过长；作业费用高和停产时间过长；(4) (4) 电机、电缆易出现故障；电机、电缆易出现故障；(5) (5) 日常维护要求高。日常维护要求高。一、电动潜油离心泵采油一、电动潜油离心泵采油31开式水力活塞泵采油系统开式水力活塞泵采油系统二、水力活塞泵采油二、水力活塞泵采油高压泵机组高压泵机组高压控制管汇高压控制管汇动力液处理装置动力液处理装置计量装置计量装置地面管线地面管线地面流程地面流程井口井口井下器具管柱结构井下器具管柱结构水

20、力活塞泵井下机组水力活塞泵井下机组油井装置油井装置液马达液马达抽油泵抽油泵滑阀控制机构滑阀控制机构32工作原理：工作原理：动力液地面加压；动力液地面加压；油管或专用动力液管输送；油管或专用动力液管输送；动力液被传至井下液马达处；动力液被传至井下液马达处；滑阀控制机构换向；滑阀控制机构换向；动力液驱动液马达；动力液驱动液马达；液马达做往复运动；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；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。原油被增压举升。开式水力活塞泵采油系统开式水力活塞泵采油系统二、水力活塞泵采油二、水力活塞泵采油33工作原理：工作原理：动力液地面加压；动力液地面

21、加压；油管或专用动力液管输送；油管或专用动力液管输送；动力液被传至井下液马达处；动力液被传至井下液马达处；滑阀控制机构换向；滑阀控制机构换向；动力液驱动液马达；动力液驱动液马达；液马达做往复运动；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；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。原油被增压举升。二、水力活塞泵采油二、水力活塞泵采油34适适应应条条件件主要缺点：主要缺点：油层深度与排量范围大；油层深度与排量范围大；含蜡；含蜡；稠油；稠油；井斜。井斜。(1) (1) 机组结构复杂，加工精度要求高；机组结构复杂，加工精度要求高；(2) (2) 地面流程大，投资高地面流程大，投资高( (规模效益规模效益) )；二、水力活塞泵采油二、水力活塞泵采油35三、水力射流泵采油三、水力射流泵采油系统组成系统组成高压泵机组高压泵机组高压控制管汇高压控制管汇计量装置计量装置动力液处理装置动力液处理装置地面管线地面管线地面流程地面流程井下器具管柱结构井下器具管柱结构井口井口油井装置油井装置射流泵射流泵36 井下射流泵工作示意图井