采油工程 ch5课件

第5章无杆泵采油无杆泵采油：用电缆或高压液体将地面能量传输到井下，带动井下机组工作把原油抽至地面。无杆泵与有杆泵采油区别：动力传递方式不同

电动潜油离心泵（潜油电泵、电潜泵、电泵）电动螺杆泵液动螺杆泵水力活塞泵水力射流泵（水力喷射泵）电力驱动液力驱动井下驱动螺杆泵无杆泵第五章无杆泵采油

内容提要第一节电动潜油离心泵采油第二节水力泵采油第三节螺杆泵采油第四节人工举升方式优选Chapter5第一节电动潜油离心泵采油

电动潜油离心泵简称潜油电泵或电潜泵或电泵，20世纪20年代中后期开始在美国应用。

一、系统组成

潜油电机是一般是两极三相鼠笼式异步感应电动机，与其它异步电动机工作原理相同。其主要特点是，外形呈细长型；定子和转子分节；电机内充满专用润滑油，起润滑、冷却、增强电机绝缘性能和平衡电机内外压力的作用。

一、系统组成Chapter5第一节电动潜油离心泵采油保护器是利用井液与电机油的密度差异，以防止井液进入电机造成短路而烧毁电机的装置。一、系统组成Chapter5第一节电动潜油离心泵采油分离器分可为沉降式和旋转（离心）式两种。沉降式分离器是靠重力分异进行油气分离的，其效果较差，适合于气液比低于10%的井。旋转式分离器是靠旋转时产生的离心力进行油气分离的，分离效果较好，在吸入口气液比低于30%的范围内使用，分离效率可达90%以上。

一、系统组成Chapter5第一节电动潜油离心泵采油电动潜油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。与普通离心泵相比，在结构上有以下特点：①受套管内径限制，泵外形是细长状，直径小，长度大，叶轮、导轮级数多；②垂直悬挂运转，轴向卸载，径向扶正。

一、系统组成Chapter5第一节电动潜油离心泵采油电缆包括潜油动力电缆和潜油电机引接线。动力电缆分为圆电缆和扁电缆两类，而电机引接线只有扁电缆一种。井径较大者用圆电缆，井径较小者可用扁电缆。其主要作用是将地面的电力传输给井下电机。一、系统组成Chapter5第一节电动潜油离心泵采油

控制柜（屏）用于控制潜油电泵的启动、停机及电机和电缆系统的短路、电机过载或欠载的自动保护。控制柜上安装的电器仪表能自动记录电机的运行电流，并能随时检测电流、电压等多项参数。一、系统组成Chapter5第一节电动潜油离心泵采油井下多级离心泵的特性（表征其工作状况）：排量、压头、功率、效率与转速之间的关系。泵的排量：泵在单位时间内输送的液体体积。泵的压头（扬程）：单位质量流体通过泵增加的能量，也称为有效压头或扬程，它反映了泵的出口和入口流体的压力变化。泵的功率：电机传给叶轮的功率，称为泵的轴功率。泵的效率（泵效）：泵的有效功率与泵轴功率之比。泵的有效功率：泵内流体获得的功率。转速：泵轴在单位时间内的转数。

二、井下多级离心泵的工作特性Chapter5第一节电动潜油离心泵采油泵的特性曲线：指排量、压头、功率、效率与转速之间的关系曲线。

最佳排量范围

二、井下多级离心泵的工作特性Chapter5第一节电动潜油离心泵采油油层子系统井筒子系统井下电泵机组子系统地面出油管线子系统井下泵组子系统的工作规律可用特性曲线来确定，但必须根据含水、气量等影响泵的工作特性的有关参数进行校正。三、电泵油井生产系统设计1.电泵油井生产系统Chapter5第一节电动潜油离心泵采油（1）主要任务确定下泵深度、选择泵效最高的泵型泵的实际排量在最佳排量范围内进泵气液比低于8%（2）设计步骤三、电泵油井生产系统设计2.电泵油井生产系统设计方法Chapter5第一节电动潜油离心泵采油1.电泵举升方式的主要优点排量大；操作简单，管理方便；能较好地运用于斜井、水平井和海上采油；在防蜡方面有一定的作用。2.电泵举升方式的主要缺点下入深度受到限制；比较昂贵，初期投资高；作业费用高和停产时间过长；电机、电缆易出现故障；日常维护要求高。

四、电泵采油的主要特点Chapter5第一节电动潜油离心泵采油Chapter5第二节水力泵采油水力泵包括水力活塞泵和水力射流泵（水力喷射泵），是一种靠液压传动的无杆抽油设备。开式系统闭式系统优先选用原油做动力液的开式系统

一、水力活塞泵采油1.水力活塞泵采油系统一、水力活塞泵采油2.结构、分类和工作原理结构：主要由液马达、泵和主控滑阀三部分组成。分类：水力活塞泵机组有单作用和双作用两种工作原理：动力液地面加压；油管或专用管输送动力液至液马达处；动力液驱动液马达；滑阀控制机构换向；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。

Chapter5第二节水力泵采油投入（自由）式泵：泵工作筒随油管下至井底，沉没泵机组则从油管中投入。固定式泵：整个泵随油管下入井内。插入式泵：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。最常用的是投入式泵决定开式或闭式系统决定是否放气选择合适的井下装置系统工况参数确定决定建设泵站还是单井系统选择地面泵组设计动力液系统

一、水力活塞泵采油3.水力活塞泵油井生产系统设计Chapter5第二节水力泵采油二、水力射流泵采油

地面部分和水力活塞泵开式采油系统相同。

射流泵结构喷嘴喉管扩散管Chapter5第二节水力泵采油

法国人勒内·莫依诺（RenéMoineau）于20世纪30年代初发明了螺杆泵（ProgressingCavityPump，PCP），但最早用螺杆泵采油的是美国。1980年后，螺杆泵作为人工举升设备得到了更广泛的应用，然而螺杆泵采油技术仍处在发展阶段。Chapter5第三节螺杆泵采油即机动螺杆泵采油系统，主要由地面驱动装置、抽油杆柱、螺杆泵等部分组成。一、螺杆泵的分类1.地面驱动螺杆泵采油系统（有杆泵）Chapter5第三节螺杆泵采油电动螺杆泵液动螺杆泵一、螺杆泵的分类2.井下驱动螺杆泵采油系统（无杆泵）Chapter5第三节螺杆泵采油二、螺杆泵的结构和工作原理1.螺杆泵的结构由定子和转子组成。转子是通过精加工、表面镀铬的高强度螺杆；定子就是泵筒，是由一种坚固、耐油、抗腐蚀的合成橡胶精磨成型，然后被永久地粘接在钢壳体内而成。除单螺杆泵外，螺杆泵还有多螺杆（双螺杆、三螺杆等泵）。

Chapter5第三节螺杆泵采油靠空腔排油，即转子与定子间形成的一个个互不连通的封闭腔室，当转子转动时，封闭空腔沿轴线方向由吸入端向排出端方向运移。封闭腔在排出端消失，空腔内的原油也就随之由吸入端均匀地挤到排出端。同时，又在吸入端重新形成新的低压空腔将原油吸入。

二、螺杆泵的结构和工作原理2.螺杆泵的工作原理Chapter5第三节螺杆泵采油三、螺杆泵采油的特点1.优点(1)地面装置简单，安装方便，价格低，投资少；(2)泵效高、节能；(3)适应高含气井；(4)适应粘度范围广；(5)允许井口有较高回压；(6)适应高含砂井；(7)螺杆泵可下在斜直井段，适应于丛式井组和水平井。2.缺点(1)定子为橡胶材料，寿命低，容易损坏；(2)与有杆泵相比，总压头较小。Chapter5第三节螺杆泵采油Chapter5第四节人工举升方式优选（1）油藏的驱动类型

不同驱动类型的油藏其开采动态各不相同，在选择举升方式时必须加以考虑。如对注水开发油田，应考虑油井见水后举升方式的适应性；对溶解气驱油藏则应考虑其生产气油比对举升方式的影响。（2）油藏流体的性质

不同举升方式对流体性质的适应性差异较大。对原始气油比高的井，电潜泵举升就不如气举效果好；对稠油井，水力活塞泵举升则有其优势。（3）油井的完井状况及生产动态

完井方式、开采层系、井筒尺寸、不同开发阶段的产量、含水率、流压与产液的关系等，都对举升方式及其效果有重大影响。一、选择人工举升方法应考虑的因素（4）油井生产中出现的问题

油井生产中的出砂、结蜡、腐蚀、结垢等均会对各种举升方法产生不同程度的影响，如射流泵能够适应出砂井的举升，而水力活塞泵遇砂则易发生卡泵。（5）油井所处的地面环境

如海上、市区、农村及边远山区，沙漠及气候恶劣地区等。对无气源的地区则不能选择气举，在海上电潜泵则比游梁式抽油机有优越性。（6）油田开发中后期的开采方式

如注水、注气、注聚合物、注蒸气及其它化学驱。（7）各种采油方法的经济效果

初始投资、系统效率、免修期及检修条件等。一、选择人工举升方法应考虑的因素Chapter5第四节人工举升方式优选二、选择人工举升方式的基本原则能够充分发挥油井的生产能力，满足开发方案规定的配产要求；所选举升设备工作效率较高；所选举升方法可靠，对油井的生产状况具有较强的适应性；立足于减少井下作业工作量，所选举升方法的油井维修与管理较方便；适合油田野外工作环境和动力供应条件；所选举升方法投资少、效益高。Chapter5第四节人工举升方式优选针对油藏和油井特点，选择技术上可行、经济上合理的举升方式，并确定举升设备、工作参数和预测工况指标。

1.等级加权法

等级加权法是将基本参数分为两大类，第一类参数是评价成功运用某一人工举升方式可行性有关的参数(x)，分为五个等级。第二类参数是与方法的复杂性、投资和钢材消耗量等有关的一些参数(y)，分为三个等级。

三、人工举升方式优选的方法Chapter5第四节人工举升方式优选根据油井具体情况，分别算出第一类参数和第二类参数的综合值：

求出两类参数的综合参数后，再求出其几何平均值：Z值越大，对应的举升方式的适应性越好。三、人工举升方式优选的方法1.等级加权法三、人工举升方式优选的方法1.等级加权法Chapter5第四节人工举升方式优选第一类参数的级数

三、人工举升方式优选的方法1.等级加权法Chapter5第四节人工举升方式优选三、人工举升方式优选的方法1.等级加权法第一类参数的级数

Chapter5第四节人工举升方式优选三、人工举升方式优选的方法1.等级加权法第二类参数的级数

Chapter5第四节人工举升方式优选油井排量与举升高度分类图三、人工举升方式优选的方法1.等级加权法Chapter5第四节人工举升方式优选根据国内外实际资料统计整理出的主要人工举升方式的经验图版。

三、人工举升方式优选的方法2.统计图版法Chapter5第四节人工举升方式优选3.模糊评判法设有n种备选举升方式，对每种举升方式都有m个影响因素。这些影响因素的重要程度用权重表示：

权重矩阵一般要根据对专家的咨询进行统计分析。

三、人工举升方式优选的方