有杆泵及无杆泵采油技术

石油工程概论(GeneralIntroductionofPetroleumEngineering)有杆泵及无杆泵采油技术第四章石油天然气工程学院第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理一、抽油装置其它附件设备组成抽油机（地面）抽油杆（传动动力）抽油泵（井筒内）石油天然气工程学院抽油机是有杆深井泵采油的主要地面设备，它将电能转化为机械能，包括游梁式抽油机和无游梁式抽油机两种。1、抽油机第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理石油天然气工程学院1、抽油机第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理游梁-连杆-曲柄机构减速箱动力设备辅助装置游梁式抽油机组成工作时，动力设备将高速旋转运动通过减速箱传递给曲柄，带动曲柄作低速旋转；曲柄通过连杆带动游梁作上下摆动；挂在驴头上的悬绳器通过抽油杆带动井下深井泵作上下往复运动，把油抽到地面。工作原理石油天然气工程学院2、抽油泵工作筒(外筒和衬套)柱塞游动凡尔(排出阀)

固定凡尔(吸入阀)主要组成抽油泵是将机械能转化为流体压能的设备。第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理柱塞游动凡尔工作筒固定凡尔石油天然气工程学院泵的类型B-杆式泵A-管式泵1—油管；2—锁紧卡；3—柱塞；4—游动凡尔；5—工作筒；6—固定凡尔第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理按照抽油泵在油管中的固定方式可分为：管式泵和杆式泵石油天然气工程学院（1）管式抽油泵：

－下泵深度较小的高产油井缺点工作筒在地面组装好后接在油管柱下端，随油管一起下入井内，然后投入固定凡尔，最后把柱塞接在抽油杆柱下端下入泵筒内。特点优点结构简单，制造成本低，在相同油管直径下，允许下入的泵径较杆式泵大，因而排量大。检泵时要起出全部油管，费工费时，适用于下泵深度不很大、产量较高的的油井。第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理石油天然气工程学院（2）杆式抽油泵：－下泵深度较大的低产油井缺点把活塞、固定凡尔和工作筒组装成一个整体，接在抽油杆柱的下端整体通过油管下入井内特点优点检泵、提泵时不必起出油管，大大缩短了作业时间，同时没有固定凡尔打捞装置，余隙小，适用于含气井。结构复杂，成本高，相同油管直径允许下入的泵径小。第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理石油天然气工程学院（一）泵的抽汲过程泵内进液的条件：

泵内压力(吸入压力)低于沉没压力（油、套管环形空间液柱压力）。1、上冲程二、泵的工作原理第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理A-上冲程

抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的游动凡尔受管内液柱压力而关闭。此时，泵内压力降低，固定凡尔在油、套管环形空间液柱压力与泵内压力之差的作用下被打开，泵筒内吸入液体。石油天然气工程学院2、下冲程抽油杆柱带动柱塞向下运动，固定凡尔在重力作用下关闭。泵内压力因液体压缩而增高，当泵内压力大于柱塞以上液柱压力时，游动凡尔被顶开。柱塞下部泵筒内的液体通过游动凡尔进入柱塞上部的油管中。泵排出的条件：泵内压力高于柱塞以上的液柱压力。

柱塞上下抽汲一次为一个冲程，在一个冲程内完成进油与排油的过程。一分钟内完成的冲程次数叫冲数（冲次）第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理B-下冲程石油天然气工程学院（二)泵的理论排量及泵效在一个冲程内，排出的液体体积：第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理泵的工作过程是由三个基本环节所组成，即柱塞在泵内让出容积，井内液体进泵和从泵内排出井内液体。柱塞横截面积,m2光杆冲程，m石油天然气工程学院（二)泵的理论排量及泵效每分钟的冲数为N，则每分钟排量：每日排量:第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理冲数（冲次）泵的理论排量石油天然气工程学院泵效：实际产量Q与理论产量Qt的比值在实际生产中，由于油管、抽油杆的弹性伸缩、气体进泵、砂、蜡等各种因素影响，实际产量往往小于理论排量Qt。泵效的大小反映了泵的工作状况，泵效越大，泵的工作条件越好。第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理（二)泵的理论排量及泵效石油天然气工程学院例：已知某油井的抽油泵的直径0.075m，冲程3m，冲数15次/分钟，每天排液量为90m3，请计算该泵的泵效。第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理（二)泵的理论排量及泵效泵效计算公式：η＝Q/QtQ=1440×fp×S×NQ－泵的实际排量，m3；Qt－泵的理论排量，m3；fp－泵的横截面积，m2；S－泵的冲程，m；N－泵的冲数，次/分钟；

石油天然气工程学院第二节影响泵效的因素及提高措施(3)漏失影响(1)抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩(2)气体和充不满的影响一、泵效影响因素：

从泵工作的三个基本环节（活塞让出体积、原油进泵和泵内排液）可归纳为：石油天然气工程学院3、抽油杆振动对活塞冲程的影响液柱载荷交变作用抽油杆柱变速运动抽油杆柱振动抽油杆柱变形2、惯性载荷对活塞冲程的影响1、静载荷对活塞冲程的影响在上下冲程中由于活塞以上的液柱重量交替地作用于油管和抽油杆上，引起油管和抽油杆周期性地增载和减载，从而引起弹性伸缩。（一）抽油杆和油管弹性伸缩对活塞冲程的影响第二节影响泵效的因素及提高措施石油天然气工程学院表示泵的充满程度，其值为泵内吸入液体与活塞让出体积之比：充满系数：—上冲程活塞让出的容积—每冲程吸入泵内的液体体积（二）气体对泵效的影响

第二节影响泵效的因素及提高措施当泵内吸入气液混合物后，气体占据了柱塞让出的部分空间，或者当泵的排量大于油层供油能力时，液体来不及进入泵内，都会使进入泵内的液量减小。石油天然气工程学院(1)排出部分漏失（游动凡尔、活塞衬套）(2)吸入部分漏失（吸入凡尔）(3)其它部分漏失（油管丝扣、泵的连接部分、泄油器）（三）漏失的影响

第二节影响泵效的因素及提高措施柱塞与衬套的间隙及阀和其它部件间的漏失都会使实际排量减小。一般，在下泵后一定时期内，漏失的影响是不大的，但当液体有腐蚀性或含砂时，将会由于对泵的腐蚀和磨损，使漏失迅速增加。石油天然气工程学院二.提高泵效的措施1、选择合理的工作方式②对于稠油的井，一般选用大泵径、大冲程、小冲次；③对于连喷带抽井则选用大冲数快速抽汲，以增强诱喷作用。2、确定合理沉没度。3、改善泵的结构，提高泵的抗磨、抗腐蚀性能。4、使用油管锚减少冲程损失5、合理利用气体能量及减少气体影响第二节影响泵效的因素及提高措施①一般是先选用大冲程和较小泵径，这样既可以减小气体影响，又可以降低悬点载荷。降低泵口气液比，，减小进泵气量，从而提高泵的充满程度。采取防砂、防腐蚀、防蜡及定期检泵。石油天然气工程学院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采油系统示意图第三节无杆泵采油一、电潜泵石油天然气工程学院一、电潜泵电潜泵它是将电动机和泵一起下入油井内液面以下进行抽油的井下采油设备。地面电源通过变压器、控制屏和潜油电缆将电能输送给井下潜油电机，使电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把油井中的井液举升到地面。第三节无杆泵采油石油天然气工程学院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；(3)能够较好地运用于斜井、水平井以及海上采油；(4)在防蜡方面有一定的作用。电潜泵举升方式的主要缺点：(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)日常维护要求高。第三节无杆泵采油石油天然气工程学院1、含气液体对电泵工作特性的影响2、液体粘度对电泵工作特性的影响3、温度对电泵工作特性的影响4、砂、蜡等对电泵工作特性的影响5、其它如沉没度、井下压力等。影响电泵工作特性的因素第三节无杆泵采油石油天然气工程学院二、水力活塞泵水力活塞泵是一种液压传动的无杆抽油设备，其井下部分主要由液马达、抽油泵和滑阀控制机构组成。动力液由地面加压后，经油管或专用动力液管传至井下，通过滑阀控制机构不断改变供给液马达的液体流向来驱动液马达做往复运动，从而带动抽油泵进行抽油。第三节无杆泵采油石油天然气工程学院液马达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抽油泵滑阀控制机构系统组成油井装置地面流程水力活塞泵井下机组二、水力活塞泵第三节无杆泵采油石油天然气工程学院动力液地面加压；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。水力活塞泵采油系统举升原理第三节无杆泵采油石油天然气工程学院适应条件主要缺点油层深度与排量范围大；含蜡；稠油；井斜。(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)。第三节无杆泵采油石油天然气工程学院复习提要一、泵的冲程

抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的游动凡尔受管内液柱压力而关闭。此时，泵内压力降低，固定凡尔在油、套管环形空间液柱压力与泵内压力之差的作用下被打开，泵筒内吸入液体。→上冲程抽油杆柱带动柱塞向下运动，固定凡尔在