海洋石油开采工程第四章海上采油方式(第三四节)

1、第三节 电潜泵与射流泵采油无杆泵分类电动潜油离心泵水力活塞泵电动潜油螺杆泵水力射流泵振动泵潜油电泵水力泵其它泵第四章 海上采油方式 一、电动潜油离心泵采油(1) 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和油管井下部分变压器控制屏接线盒地面部分泄油阀单流阀中间部分(2) 地层流体举升过程电动潜油离心泵装置示意图 1变压器组；2电流表；3配电盘；4接线盒；5地面电缆；6井口装置；7溢流阀；8单流阀；9油管；10泵头；11多级离心泵；12吸人口；13保护器；14电动机；15扶正器；16套管；17电缆护罩；18，20电缆；19电缆接头 电动潜油离心泵采油系统工作过程电动潜油离心泵采油 充满在

2、叶轮流道内的液体在离心力作用下，从叶轮中心沿叶片间的流道甩向叶轮四周时，液体受叶片的作用，使压力和速度同时增加，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和导轮，进一步使液体的压能增加，获得一定的扬程。离心泵的增压原理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；(4) 在防蜡方面有一定的作用。(3) 能够较好地运用于斜井与水平井以及海上采油；电动潜油离心泵采油电动潜油离心泵采油电潜泵举升方式的主要缺点：(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。(1) 下入深度受电机功率、油套管直

3、径、井筒高温等的限制；(一) 电动潜油离心泵型号及主要部件1电动潜油离心泵型号1) 电动潜油离心泵机组表示方法电动潜油离心泵采油2) 泵型号表示方法电动潜油离心泵采油2电动潜油离心泵主要部件 （1） 潜油电动机 电动机用于驱动离心泵转动。一般为两极三相鼠笼式感应电动机，根据实际需要电动机可以采用几级串联达到特定的功率。电动潜油离心泵采油 (2) 离心泵 离心泵是由多级组成的，其中每一级包括一个固定的导轮和一个可转动的叶轮。 叶轮的型号决定了泵的排量； 叶轮的级数决定了泵的扬程和电机所需的功率。 2电动潜油离心泵主要部件 电动潜油离心泵采油 叶轮有固定式和浮动式两种。 浮动式叶轮可以轴向窜动，每

4、级叶轮产生的轴向力被叶轮和导轮上的止推轴承承受。整节泵所产生的轴向推力由保护器中的止推轴承承受。 固定式叶轮固定在泵轴上，既不能轴向窜动，也不能靠在导轮的止推垫上。叶轮及压差所产生的全部推力，都由装在保护器内的止推轴承承受。2电动潜油离心泵主要部件 保护器是电泵机组正常运转不可缺少的重要部件之一。根据结构和作用原理不同，可将其分为连通式、沉降式和胶囊式三种类型。 作用：1）密封电机轴的动力输出端，防止井液进入电机2）在电泵机组启、停过程中，为电机油的热胀冷缩 提供一个补偿油的储藏空间。 3）通过连接电机驱动轴与泵轴，起传递扭矩的作用4）保护器内的止推轴承可承受泵的轴向力。（3）保护器2电动潜油

5、离心泵主要部件 （4）油气分离器 自由气进入离心泵后，将使泵的排量、扬程和效率下降，工作不稳定，而且容易发生气蚀损害叶片。因此，常用气体分离器作为泵的吸入口，以便将气体分离出来。按分离方式不同，分离器分可为沉降式和旋转式两种类型。2电动潜油离心泵主要部件 潜油电缆作为电泵机组输送电能的通道部分，长期工作在高温、高压和具有腐蚀性流体的环境中，因此，要求潜油电缆具有较高的芯线电性、绝缘层的介电性，较好的整体抗腐、耐磨以及耐高温等稳定的物理化学性能。（5）电缆2电动潜油离心泵主要部件 控制屏是对潜油电泵机组的启动、停机以及在运行中实行一系列控制的专用设备，可分为手动和自动两种类型。它可随时测量电机的

6、运行电压、电流参数，并自动记录电机的运行电流，使电泵管理人员及时掌握和判断潜油电机的运行状况。（6）控制屏2电动潜油离心泵主要部件 1) 为防止短路烧坏电机，提供短路速断保护； 2) 欠载时实际排量将小于设计排量，电机将因工作时 产生的热量不能全部散发而烧坏，因此控制屏提供 欠载保护； 3) 过载时电机超负荷运转容易烧坏，因此控制屏还提 供过载保护； 4) 潜油电泵不允许反转，因此三相电机的相序要正 确，对此控制屏提供了相序保护； 5) 控制屏还设有延时再启动装置，对于间歇生产的井 实行自动延时再启动控制。控制屏的功能2电动潜油离心泵主要部件 潜油电泵的工作特性曲线是指泵的扬程、功率和效率同排

7、量之间的关系曲线，它是选泵设计的重要依据。 潜油电泵的工作特性曲线是使泵在一定转速下运转，对排出端进行节流，以改变流量的办法试验测得的，试验介质是清水。 在实际应用时，由于其使用条件与试验条件不相符，尤其是当用电泵抽取粘度很高的液体时，从而使特性曲线发生变化。因此，实际使用时应根据使用条件对工作特性曲线进行校正。(二) 潜油电泵的工作特性曲线(二) 潜油电泵的工作特性曲线(4) 电动潜油离心泵的安装方式 潜油电泵的安装方式不同，系统的组成和用途不完全一样。主要安装方式分为:标准安装方式底部吸入口安装方式底部排出口安装方式电动潜油离心泵采油 对标准安装方式，从下往上依次是电机、保护器、气液分离器

8、、多级离心泵及其它附属部件，主要用于油井采油。电机应在射孔段以上，使井液从电机旁流过，冷却电机，如果电机在射孔段以下，应采用电机罩引导流体从电机旁流过，电机罩还起气液分离器的作用。 电动潜油离心泵采油 底部吸入口系统用于油管摩阻损失大或泵径大的井。这种系统是从一根插到井底的尾管吸入流体进泵，通过带封隔器的油套管环形空间排出流体，因此提高了排量和效率。该系统的安装方式与标准安装方式不同，泵和电机的位置刚好是颠倒的，从上到下依次是电机、保护器、排出口、泵、吸入口。 电动潜油离心泵采油 底部排出口系统用于将上部层位的地层水转注到下部层位，适用于油田注水开发或气井排水采气。这种系统是从油套管环形空间吸

9、入流体进泵，通过尾管排出到下部层位。该系统的安装方式与标准安装方式也不同，泵和电机的位置也是颠倒的，从上到下依次是电机、保护器、吸入口、泵、排出口。电动潜油离心泵采油潜油电泵井机组运行故障诊断及处理序号故障 现象 故障原因 处理方法1机组不 能运转控制柜无电压检查三相电源保险盒机组对地绝缘电阻过低检查对地电阻、如过低起出机组油粘度大、死油或泥浆过多用轻质油或清水洗、浸泡2过载停机或烧熔断丝电缆、电动机断路或短路起出机组检查熔断丝小或过载系数整定值过低检查熔断丝型号、规格、重调整泵选过小或井底有杂质排液量如过高可缩小油嘴3泵没排量泵轴断裂起出泵更换泵4泵排量小管柱漏失或测压阀不严、卸压阀坏起出泵

10、检查或检查测压阀5记录不准记录仪与互感器不匹配换记录仪或互感器(五)电动潜油离心泵的生产管理与分析二、 水力活塞泵采油开式水力活塞泵采油系统液马达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抽油泵滑阀控制机构井下机组地面流程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。水力活塞泵采油适应条件主要缺点：油层深度与排量范围大；含蜡；稠油；斜井。(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)；水力活塞泵采油(2) 按动力液循环分

11、类(3) 按动力液性质分类水力活塞泵采油系统类型分类：乏动力液不与产出液混合。乏动力液与产出液混合。单井流程系统；多井集中泵站系统；大型集中泵站系统。闭式循环方式：开式循环方式：原油动力液水力活塞泵采油系统水基动力液水力活塞泵采油系统(1) 按系统井数分类 开式水力活塞泵采油系统 闭式水力活塞泵采油系统水力活塞泵采油(4) 按井下泵的安装方式分类固定式安装：整个泵随油管下入井内，优点是泵径大、排量大，缺点是起泵必须起油管。插入式安装：泵工作筒随大直径油管下入井内，而沉没泵机组则用小直径油管下入，插到泵工作筒内。投入式安装：又分单管封隔式和平行管柱式，泵工作筒随油管下至井底，沉没泵机组则从油管中

12、投入，使用液力下泵和起泵，优点是起下泵方便，缺点是泵径受到限制，排量较小。水力活塞泵采油最常用的三种水力活塞泵抽油装置(1) 开式循环单管封隔器投入式水力活塞泵采油系统；(2) 闭式循环平行管柱投入式水力活塞泵采油系统；(3) 开式循环平行管柱投入式水力活塞泵采油系统。平行旁通管为乏动力液的流道。平行管通到封隔器下部，以排放封隔器下部聚集的气体。三、水力射流泵采油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射流泵采油井下系统示意图动力液地面加压；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

13、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。工作原理水力射流泵排量、扬程取决于喷嘴面积与喉管面积的比值R。 R大，排量小，扬程大，适合深井抽油； R小，排量大，扬程小，适合浅井抽油。 井下射流泵工作示意图动力液混合液产出液水力射流泵优缺点 (1) 没有运动部件，适合于举升含腐蚀和含砂流体； (2) 结构紧凑，适用于倾斜、水平井； (3) 自由投捞作业，维护费用低； (4) 产量范围大，控制灵活方便； (5) 能用于稠油开采，容易对动力液加热；水力射流泵 (6) 能处理高含气流体； (7) 适用于高温深井； (8) 对非自喷井，可用于产能测试和钻杆测试。 缺

14、点： 1）必须有较高的吸入压力，使射流泵的应用受到限制。 2）射流泵泵效较低，所需要的输入功率比水力活塞泵高。水力射流泵射流泵的起下操作 下泵时，可将泵从井口投入，利用动力液的正循环，即从油管中注入动力液，将泵压人油管下端的泵座内。起泵时，利用动力液的反循环，即从油套环形空间注入动力液，胀开提升皮碗，使泵离开泵座，上返至井口打捞装置内，将泵捞出。 水力射流泵第四节 螺杆泵采油第四章 海上采油方式 20世纪20年代法国的moineau 发明了单螺杆泵水力机械原理以来，螺杆泵在众多工业领域得到了广泛的应用。 螺杆泵作为一种机械采油设备，它具有其它抽油设备所不能替代的优越性，我国在螺杆泵应用上达到以

15、下一些技术指标。应用范围 扬程可达到1800m排量可达到240m3/d (下泵深度800m)油品性质：（稠油、含砂、高含水、聚驱采油井等）井温可达到120直井斜度不大于30度的斜井 电动潜油螺杆泵 为满足稠油井、斜井及水平井举升的需要，应开发应用电动潜油螺杆泵。其系统由地面控制系统、井下电缆、螺杆泵、保护器、减速器和电机等组成。 (三)螺杆泵采油技术的发展趋势主要包括以下几种泵：金属定子螺杆泵等壁厚定子螺杆泵合成材料螺杆泵空心转子螺杆泵多吸入口螺杆泵。探索新型螺杆泵 螺杆泵采油的技术特点是什么？一是一次性投资少。与电动潜油泵、水力活塞泵和游梁式抽油机相比，螺杆泵的结构简单，一次性投资最低。二是

16、泵效高，节能，维护费用低。由于螺杆泵工作时负载稳定，机械损失小，泵效可达90%，系统效率高可达50%以上。设备结构简单、体积小，维护方便。三是占地面积小。螺杆泵的地面装置简单，安装方便。 四是适合稠油开采。一般说来，螺杆泵适合于粘度为以下的原油开采，因此多数稠油井都可应用。 五是适应高含砂井。理论上，螺杆泵可输送含砂量达80%的砂浆，在原油中含砂量达40%的情况下也可正常生产 。六是适应高含气井。螺杆泵不会发生气锁，因此较适合于油气混输，但井下泵入口的游离气会影响容积效率。七是适合于海上油田丛式井组和水平井。螺杆泵可下在斜直井段，而且设备占地面积小，因此适合于海上采油。 螺杆泵采油的技术特点是

17、什么？ 什么是螺杆泵？ 螺杆泵又叫渐进式容积泵，由定子和转子组成，两者的螺旋状过盈配合形成连续密封的腔体，通过转子的旋转运动实现对介质的传输。井下单螺杆泵由哪几部分组成？ 井下单螺杆泵由定子和转子组成。定子由钢制外套和橡胶衬套组成，定子内表面呈双螺旋曲面，与转子外表面相配合。转子由合金钢的棒料经过精车、镀铬并抛光加工而成。转子有空心转子和实心转子两种。1-下接头；2-限位销；3-定子；4-转子；5-上接头 沿着螺杆泵的全长，在转子外表面与定子橡胶衬套内表面间形成多个密封腔室；随着转子的转动，在吸入端转子与定子橡胶衬套内表面间会不断形成密封腔室，并向排出端推移，最后在排出端消失，油液在吸入端压差

18、的作用下被吸入，并由吸入端推挤到排出端，压力不断升高，流量非常均匀 。螺杆泵工作的过程本质上也就是密封腔室不断形成、推移和消失的过程。简述螺杆泵工作原理(一)、螺杆泵基础知识螺杆泵定、转子的线数 目前所应用的螺杆泵线数均采用N/N+1形式，即定子的线数总是比转子的线数多一线，这是由空间啮合理论所决定的。螺杆泵的线数与螺杆数量是两个根本不同的概念，不应混为一谈。 1：2结构 2：3结构 3：4结构 4：5结构螺杆泵有哪些重要结构参数？e 转子偏心距，mm；D 转子截圆直径，mm；T 定子导程，mm。螺杆泵三个重要的结构参数： 在螺杆泵参数设计过程中，这三个基本结构参数的合理选择及相互之间的合理配

19、比显得尤为重要，它们直接影响着螺杆泵的工作特性和使用寿命。 TDe已知单螺杆泵转子偏心距e，转子截面圆直径D和定子导程T，推导单螺杆泵每转的理论排量计算公式解：如图所示：定子空腔的截面积为两个半圆和一个长方形组成，转子的截面是圆， 由定子空腔与转子形成的空腔截面积为 ：螺杆泵(转子)转动一周(2)时，封闭腔中的液体将沿轴线移动T的距离，在任意横截面中，液体占有的面积为定子橡胶衬套截面所包围的空腔截面与螺杆截面积之差，因此单螺杆泵每转的理论排量为：螺杆泵理论排量如何计算 ？ 现场应用中，根据选用泵的型号可计算出理论排量，公式如下：式中：Q螺杆泵理论排量，m3/d；q螺杆泵每转排量，ml/r；n转

20、子转速，r/min。螺杆泵理论排量如何计算 ？ 理论每转排量公式如下：地面驱动单螺杆泵采油系统由哪几部分组成？ 1电控箱； 2-电机；3-皮带； 4-方卡子；5-光杆； 6-减速箱； 7-专用井口； 8-抽油杆；9-抽油杆扶正器；10-油管扶正器；11-油管； 12-螺杆泵；13-套管； 14-定位销；15-锚定装置；16-筛管5123678910111213141516可分为地面和井下两大部分。地面部分包括:驱动头和控制柜，井下部分包括：井下泵、抽油杆、油管、配套工具（如锚定工具、扶正器）等。见左图。地面驱动装置工作原理当螺杆泵采油系统工作时，电动机的动力通过皮带轮一级减速系统、齿轮二级减速系统传递到驱动装置输出轴上，输出轴通过方卡子带动抽油杆柱、井下泵旋转，传递动力扭矩，抽吸井液。地面驱动装置的传动原理 螺杆泵停机后或卡泵时，贮存在杆柱中的弹性变形能会快速释放，使杆柱快速反转。 停机后，在油管及外输管线内的液体与套管内井液压差作用下，螺杆泵会变成液压马达，使转子及连接的杆柱快速反转。油套压差越大，杆柱反转速度越快，持续时间越长，直到油套压差恢复平衡为止。 地面驱动装置防反转及安全防护技术螺杆泵地面驱动装置及调控技术螺杆泵系统反转原因及危害停机反转的原因分析 螺杆泵的反转会使杆柱脱扣、光杆甩弯，地面驱动装置零部件损坏； 螺杆泵的反转不仅会危及设备的安全