第04章无杆泵采油(修改)

1、第二节第二节 水力活塞泵采油水力活塞泵采油第一节第一节 电动潜油离心泵采油电动潜油离心泵采油第三节第三节 水力射流泵采油水力射流泵采油第一节 电动潜油离心泵采油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电潜泵举升主要优点：(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。电潜泵举升主要缺点：(1) 下入深度受电机功率、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

2、求高。( (一一) ) 潜油电机潜油电机一、电潜泵采油装置一、电潜泵采油装置(2) (2) 转子系统：转子铁芯、转子绕组、转轴、扶转子系统：转子铁芯、转子绕组、转轴、扶正轴承、短路环正轴承、短路环(3) (3) 止推轴承：止推轴承：作用：作用：承受电机的轴向力。承受电机的轴向力。(4) (4) 润滑油循环系统：轴孔、定转子间隙、通油孔润滑油循环系统：轴孔、定转子间隙、通油孔(1) (1) 定子系统：定子铁芯、定子绕组、电机壳体定子系统：定子铁芯、定子绕组、电机壳体主要主要结构结构组成组成及其及其作用作用泵的结构泵的结构图图4-2 4-2 潜油多级离心泵结构示意图潜油多级离心泵结构示意图上接头上

3、接头壳壳 体体叶叶 轮轮导导 轮轮转转 轴轴轴轴 套套下接头下接头泵吸入口泵吸入口( (二二) ) 多级离心泵多级离心泵当充满在叶轮流道内的液体在离当充满在叶轮流道内的液体在离心力作用下，从叶轮中心沿叶片心力作用下，从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮四周时，液体间的流道甩向叶轮四周时，液体受叶片的作用，使液体压力增加，受叶片的作用，使液体压力增加，并经导轮的流道被引向次一级叶并经导轮的流道被引向次一级叶轮，这样，逐级流过所有的叶轮轮，这样，逐级流过所有的叶轮和导轮，进一步使液体的压能增和导轮，进一步使液体的压能增加获得一定的扬程。加获得一定的扬程。泵的工作特性泵的工作特性离心泵的特性曲线：离心泵

4、的特性曲线：扬程、功率和泵效随排量的扬程、功率和泵效随排量的变化关系曲线。变化关系曲线。图图4-3 4-3 潜油离心泵特性曲线图潜油离心泵特性曲线图额定工作点额定工作点( (三三) ) 保护器保护器 保护器保护器是利用井液与电机油的密度差异是利用井液与电机油的密度差异, ,以防止以防止井液进入电机造成短路而烧毁电机的装置。主要井液进入电机造成短路而烧毁电机的装置。主要是通过隔离腔连接井液与是通过隔离腔连接井液与电机油电机油来完成这一功能来完成这一功能. .( (四四) ) 油气分离器油气分离器 当混气流体进入多级离心泵之前，先通过分离当混气流体进入多级离心泵之前，先通过分离器，把自由气体分离出

5、来，防止和减少气体进泵，器，把自由气体分离出来，防止和减少气体进泵，保证电潜泵具有良好的工作特性。保证电潜泵具有良好的工作特性。( (五五) ) 潜油电缆潜油电缆潜油电缆结构特点潜油电缆结构特点 要求便于起下，且不易损坏；要求便于起下，且不易损坏； 要求耐油、气、水，耐高温、高压；要求耐油、气、水，耐高温、高压；为满足油井对机组尺寸的要求，潜油电缆一般采为满足油井对机组尺寸的要求，潜油电缆一般采用圆型和扁型。用圆型和扁型。要能适应施工和环境温度，进行起下作业时，电要能适应施工和环境温度，进行起下作业时，电缆保护套层不破裂。缆保护套层不破裂。二、电潜泵油井生产系统设计二、电潜泵油井生产系统设计节

6、点系统分析方法节点系统分析方法（一）电潜泵油井生产系统组成（一）电潜泵油井生产系统组成(1) (1) 油层系统油层系统(2) (2) 井筒流动系统井筒流动系统(3) (3) 潜油离心泵系统潜油离心泵系统流入动态（流入动态（IPRIPR）气气液多相管流流动规律液多相管流流动规律H HQ Q和和Q Q特性曲线特性曲线 当井底流压当井底流压Pwf和泵吸入口压和泵吸入口压力力Pin确定之后，确定之后，应用应用多相管流多相管流计算方法，可计算方法，可求出泵吸入口求出泵吸入口在油层中部以在油层中部以上的高度上的高度Hp，则下泵深度则下泵深度Lp为油层中部深为油层中部深度度Ho减去减去Hp 。qTP、hwf

7、PfhpumphtPcPoutPinPiqwfiP（二）电潜泵油井生产系统设计方法（二）电潜泵油井生产系统设计方法1.1.设计任务：设计任务： 确定下泵深度，选择泵型、电机、电缆和地面确定下泵深度，选择泵型、电机、电缆和地面设备等。设备等。2.2.目标：目标：满足配产要求，效率最高、能耗最小。满足配产要求，效率最高、能耗最小。3.3.约束条件：约束条件：(1) (1) 泵的实际排量在所选泵的推荐范围内；泵的实际排量在所选泵的推荐范围内；(2) (2) 下泵深度不大于油层中部深度；下泵深度不大于油层中部深度；(3) (3) ；pcDD(4) (4) 进泵气液比进泵气液比 。%8piR4.4.设计

8、步骤：设计步骤：(10) (10) 电潜泵抽油井生产工况参数的预测与优化。电潜泵抽油井生产工况参数的预测与优化。(2) 抽油设备的初选,包括离心泵、电机、电缆等；(7) (7) 计算设计排量和扬程下所需要的泵的级数；计算设计排量和扬程下所需要的泵的级数；(1) (1) 油层产能计算；油层产能计算；(3) (3) 井筒流体压力、温度、流体物性分布计算；井筒流体压力、温度、流体物性分布计算；(4) (4) 下泵深度的确定；下泵深度的确定；(6) (6) 泵的增压要求量计算；泵的增压要求量计算；(5) (5) 离心泵特性曲线的校正离心泵特性曲线的校正；(8) (8) 电缆电压降计算，确定地面电压，选

9、择控制屏电缆电压降计算，确定地面电压，选择控制屏(9) (9) 计算变压器的容量，确定变压器的型号和规格计算变压器的容量，确定变压器的型号和规格第二节第二节 水力活塞泵采油水力活塞泵采油液马达液马达一、水力活塞泵采油系统举升原理一、水力活塞泵采油系统举升原理高压泵机组高压泵机组井下器具管柱结构井下器具管柱结构井口井口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抽油泵抽油泵滑阀控制机构滑阀控制机构系系统统组组成成油井装置油井装置地面流程地面流程水力活塞泵井下机组水力活塞泵井下机组图4-8 开式水力活塞泵采油系统工作原理：工作原理：动力液地面动力液地面加压；

10、加压；油管或专用动力液管油管或专用动力液管输输送送；动力液被；动力液被传至传至井下液马达处；滑阀控井下液马达处；滑阀控制机构制机构换向换向；动力液；动力液驱动驱动液马达；液马达；液马达液马达做往复做往复运动运动；液马达通过活塞杆带动；液马达通过活塞杆带动抽油抽油泵泵做往复做往复运动运动；原油被增压；原油被增压举升举升。动力动力液液: :水水或原或原油油将动力液的压能转换为机械能带动泵柱塞将动力液的压能转换为机械能带动泵柱塞做往上下复运动。做往上下复运动。 控制液马达和泵柱塞做往复运控制液马达和泵柱塞做往复运动的换向控制机构。动的换向控制机构。按动力液循环分类乏动力液不与产出液混合。乏动力液与产

11、出液混合。闭式循环方式：开式循环方式：图4-8 开式水力活塞泵采油系统图4-9 闭式水力活塞泵采油系统适适应应条条件件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) 地面流程工程量大，投资高地面流程工程量大，投资高( (规模规模效益效益) )；图图4-16 4-16 射流泵采油井下系统示意图射流泵采油井下系统示意图第三节 水力射流泵采油一、水力射流泵采油系统高压泵机组井下器具管柱结构井口高压控制管汇计量装置动力液处理装置地面管线系统组成油井装置地面流程射流泵图4-17 井

12、下射流泵工作示意图( (一一) )射流泵工作原理射流泵工作原理动力液地面动力液地面加压；加压；油管或专用动力液管油管或专用动力液管输送输送；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动力液与油层产出液在喉管中混合混合；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。水力射流泵排量、扬程取决于喷嘴面积与喉管面积的比值。（二）射流泵特性曲线图图4-18 4-18 射流泵无量纲特性曲线（射流泵无量纲特性曲线（p211)p211)()(211323PPqPPqHME泵效：泵效：地层液与动地层液与动力液得失能量之比。力液得失能量之比。水力射流泵采油优点水力射流