PCM莫依诺泵的基础知识

第一局部PCM莫依诺泵的根底学问一、 静液面和动液面〔一〕产生的的压力加上套压等于射孔段的岩层压力时液面上升才停顿〔假设井中没有封隔器〕。用来平衡岩层压力和套压的液位称静液位。静液位在射孔位置产生的压力称为井底静压〔SBHP〕。在自喷井中，静液位高于地面位置。〔二〕〔三〕〔四〕〔五〕

动液面：井在生产时，在油管中液位上升，在环空中液位下降；环空中液位的下降也使井底压力〔BHP〕降低，它有利于岩层中的流体进入井中。对于每一个稳定的产量，在环空中对应一个相应的稳定的液位。液柱产生的压力加上套压等于BHP。这时，在稳定产量和环空管和空气连通时，液位产生的压力的压力和井底压力是相互平衡的，这时的液位被定义为动液面。这时，从岩层中流入井中的液体和泵抽出的液体是一样多的。 这时的井底压力被称为流淌压力〔DBHP〕。动液面的位置和产量的关系很亲热。例如通过提高泵的转速来提高产量时，动液面就要降低；反之，假设产量降低时，动液面就要上升。液面在动液面和静液面之间的变化量称为“回落量”。对于一口特定的井，它的回落量打算于两个参数：泵的排量和生产指数。泵入口和动液面之间的垂直距离称为泵的漂移度。它的值小而被无视，它的值的精度也是有限的。然而，在计算静液面和动液面时，必需要考虑二、 运行为了充分利用气体提升液体，自喷井的套管通常是关闭的，环空中也布满了气体。封隔器用来将气体送到油管，但这钟配置并不愿定是必不行少的。在不用环空气体驱动的人工举升油井中，套管通常和地面输油管相通并且保持放开。这样可能会降低井底流淌压力和增加产量。为了阻挡抽出的油返回环空，必需在套管和地面输油管之间安装一检查阀，并且要常常检查。由于气体在油管中已被分别并进入环空，因而人工举升的油井中可以担忧装封隔器，最好的分别方法是把油管/泵的吸入口安装在射孔段之下。假设油管/泵入口在射孔段之上，就需要安装一气体分别器来优化油井产量。 PCP泵没有压缩冲程，因而它不象人工举升的油井在稳定后的任何产量下，环空中的介质是由气体柱和油柱组成的，但环空中不含水柱。当环空中的气流穿过液柱时，会在液柱外表产生泡沫。使用音速流速测量仪可以探测到这段泡沫柱的深度。三、 生产指数生产指数P.I表示一口井在确定的井底压力差下的产量。一口井单位产量所需要的井底压力差越小，它的生产指数PI就越大。它用一口井每天每压力单位的产量来衡量在米制单位中，可以用下式〔1〕或〔2〕来表示：P.l.(m3/d/bar)= Q(m/d)SBHP(bar)-DBHP(bar)式中：

3P.l.(m/d/bar)=

10*Q(m3/d)DL(m_SL(m)]DL 动液面深度SL 静液面深度

〔米〕〔米〕Q 流量〔立方米/日〕P 介质密度〔千克/立方米〕四、 气油比〔GOR〕/气液比〔GLR〕气油比是在1个大气压和15C体的比值，n?/m3气液比是用百分比表示的，在泵的入口处计量的气体体积占液体体积的百分比。例如：15%勺液气比表示泵入口处的10015体积的气体。这个比值打算于下面参数：•油的泡压；•油井的静压；3.含水量。用来计算液气比的泡压不应是用PVT分析得来的静泡压，它是不行靠的。由于液体在进入油井的液体和静止条件下的油层中折液体的体积的比例是一样的。通常状况下，PVT分析在最初的油井条件下做的，而不是由生产工程师做的。五.定子橡胶的选择原则〔一〕螺杆泵用橡胶的种类橡胶是一种高分子化合物，为了满足螺杆泵的性能要求，需在橡胶中参与大量的添加剂，以提高橡胶的硬度、强度、弹性、抗老化等性能。除使用要求的性能外，还能考虑橡胶的加工性能，如硫化温度、门尼粘度、粘接性能、与粘接的配伍性能等。溶胀性等。目前矿场应用的螺杆泵橡胶定子由丁腈橡胶作原料。丁腈橡胶有三种配方，它的共聚物都是丙烯腈和丁二烯。随着橡胶中丙烯腈含量的增加，耐油溶、耐磨、耐高温性都有明显的改进；抗拉强度、硬度都有明显的增加；而它的弹性、渗透性降低。设计一个橡胶配方时，首先要考虑丙烯腈的含量。从丙烯腈的含量上，分三种状况,即中高丙烯腈含量、过高丙烯腈含量、氯化高饱和丁腈〔HSN—格外高的丙烯腈。高饱和丁腈橡胶配方在一般状况下不用，由于它的价格昂贵，只有在特别状况才使用。中高丙烯腈〔ACN具有较好手耐油性。可用于原油比重大于

0.887100%含水的状况下，它具有较好的耐磨性和较好机械性能，适应温度93.3oC,在三种配方中，它CO2过高丙烯腈〔ACN具有格外好的耐油性，ACN含量越高，耐油性越好，这种橡胶可用在原油比重0.887〜0.835的状况下。这种产品某地区应用之前，应首先收集该地区的原油样本，进展一下耐芳香烃溶胀试验。它有机械性能，耐磨性都是好的。高饱和〔HSN它具有格外高的丙烯腈含量，高饱和丁腈橡胶〔HSN和过高丁腈〔ACN橡胶相比，耐芳香烃的溶胀性变差，但耐磨和机械性能都好于ACN它的耐磨性能最好，适应温度135oC,这种橡胶耐HS2HNBf氢化高饱和丁腈橡胶，FKM氟化聚脂橡胶。〔二〕定子橡胶在不同环境下的变化规律温度橡胶硬度是螺杆泵定子橡胶的一个重要特性。它直接影响螺杆泵的单级承压力气。硬度越大，单级承压力气越大。橡胶的硬度也影响到定子橡胶的耐磨性等。而橡胶的硬度受温度的影响较大，温度特别低时，橡胶易脆裂。温度适是时，随着温度上升，橡胶的硬度变软；温度连续上升，橡胶还会软化，变为流体，甚至会燃烧。橡胶还会随着温度上升，硬度变低，耐磨性变差，使用寿命随着温度的上升而削减。据阅历10oC,橡胶的使用寿命就会降低一半。液体性质.橡胶在原油中的变化规律橡胶和原油都是高分子化合物，多数橡胶在原油中溶胀。为解决这一冲突，抽油、输油用的螺杆泵定子橡胶多用丁腈橡胶，还加一些添加剂，阻挡或减缓橡胶的溶胀。有时阻溶剂加过量，橡胶也会收缩〔消灭收缩一般解释为溶剂抽替橡胶中的添加剂，全部抽替完后，体积将不再缩小，反而会略有增加〕少，对橡胶的溶胀越小。.水螺杆泵定子橡胶在水中呈正溶胀，溶胀的大小与橡胶的性质有关。.橡胶在水、油中的变化规律橡胶在油中或水中，都消灭溶胀，有正有负，先浸在一种介质中，再浸入另一种介质中，先遵循第一种介质的溶胀规律，后放在另一种介质中，则遵循另一种介质的规律。在油种浸泡后，硬度不变；在水中浸泡后，硬度变小。油水浸泡后，表现为最终浸泡液的硬度，而与浸泡挨次无关。突然降压性在井中，定子橡胶处于高压之下，这时油气中低分子量的烃类、二氧化碳、硫化氢等气体极易溶入橡胶。由于某种缘由把泵提出井筒，这种突然降压使溶入橡胶中的气体有逸出的趋势，引起橡胶的急剧膨胀，甚至起泡分层而使定子破坏。HNBR高饱和丁腈橡胶是一种能耐150oC长期高温、有良好耐油性、耐H2S耐磨、有着较高物理机械性能的一种型橡胶。气浸全部橡胶都有渗气性。螺杆泵在井里时，在泵吸入口有游离气和溶解气存在，气体的渗透力气好于油和水，渐渐渗入橡胶中，气体在压力变化时，体积变化较大。依据气体状态方程，当橡胶内布满自然气、环境压力变小时，橡胶内的气体膨胀，产生的内压大于外压，在内、外压差作用下，气体外渗。假设橡胶的渗透性不好，内部压力在短时间内释放不了，橡胶内部就会产生鼓泡，鼓泡本身就是橡胶内部脱层和破坏。〔三〕、关于蜡、胶质和沥青原油主要是由各种碳氢化合物组成的多组分混合物溶液。各种组分的碳氢化合物的相态随着油井压力、油井温度的变化而变化。流体中的固体物质主要由碳原子1664〔即C

〕0.88〜0.905，熔点在I6B o49oC〜60oC之间。一般在油层条件下，石蜡处于溶状态。石蜡在油中的溶解度随着温度降低而降低，同时，油质越轻，对蜡的溶解力越强。对于溶有确定量蜡的溶液，温度低于析蜡温度时，石蜡便以结晶析出。还有泥沙和水等杂质。通过对油井结蜡现象的观看和对结蜡过程的争论，影响结蜡的因素有：原油的组成〔包括蜡、〔〕；管壁的光滑程度和外表性质。吸附于石蜡结晶外表，阻挡结晶的进展。而沥青是胶质的进一步聚合物，它不溶于油而以微小的颗粒分散于油中。〔四〕、原油中各种组分对定子橡胶的影响芳香族溶剂：使定子橡胶变软和膨胀，降低定子的强度。“S:可使定子的渐进式外表变硬、收缩和发生裂纹，这主要缘由是由于硫元素能引起腈键的交换。CO:可以穿透橡胶，引起橡胶的软化和膨胀，使定子发生“突发性降压”。沙子:可引起定子橡胶的急剧磨损。几乎全部的腈类定子在水中都会膨胀，它取决于盐和水的含量。然而，在油水混合物中〔即使油的含量格外少〕，橡胶也是可以在水中膨胀的。选井条件100100.1套管内径必需大于井下工具最大外径4mm。泵挂深度处温度应低于定子橡胶额定耐温指标10oC以上。产出液的H2SCO2气体含量不大于？？ %？？%。满足产品说明书所要求的其它特定条件。六、螺杆泵的主要性能参数计算〔一〕、理论排量1q=4e*2R*T=8eRT=4eDT〔二〕、泵的水力功率及轴功率1水力功率：N= QH一86400*102Y—液体密度kg/m3H—压头mQ—流量m3/dN 泵的水力功率KW2•轴功率N HQN=-Hn

86400*102n—泵的效率NA—轴功率〔三Fa=4eDAP P—进出口压差〔四M=2eDT.i.—圆周率其次局部原油的组成及性质一、原油的组成及性质其次局部原油的组成及性质自然原油主要由炭和氢两种元素组成的，依产地不同。可能含有少量的硫化物、氧化物和氮化物，以及很少量无机盐类夹杂物。依据一些原油的分析结果，一般元素的组成是：C%H%C/HS%N%0%84〜87 12〜146.1 〜7.20.1 〜5.50.01 〜2.2 0.2 〜1.4大多数原油是由相对分子量〔以下简称分子量〕为16的甲烷等气体和分子量由几十到几百的1000原油一般都是黑褐色的液体，密度在零点几到一之间，其中含有几百种甚至几千种化合物的混合物〔美国石油争论所曾检出了含有 1346种化合物的烃类混合物〕，分子量的范围是十几到几千。其主要组成化合物分为烷烃〔分子式的通式为

〕、环烷烃〔分子式的通式Gfn+2CH

、CH

、Cb

、、芳香烃〔分子式的通式GH^、CH

n n-2

n

Gfn-1

n-12类化合物有含硫、氧、氮的化合物；少量金属的硫化物、氧化物、氮化物和少量度的金属有机化合物；少量的硫、氧、氮和金属等组成的复合有机化合物；一些人造石油和个别的自然原油中也含有一〔一〕烷烃〔石蜡属烃〕烷烃可分为正烷烃、异烷烃、分支烷烃。后两者是具有长链或短链，或者带有一个或几个侧链的开链烃，其主链的两端或侧链的尖端带有一个甲基〔一 CH〕。烷烃是饱和的烃类，其化学性质比较安定，一般状况下不和空气中的氧发生作用，只有在较高的温度下，或者在有辉光放电或有光化学作用下，才开头氧化为醇、醛、醚以及脂肪酸等。CH〜CH的烷烃是气体，GH1CH3的是液体，Ci

o 2 7 6 8的沸点在28〜300E28rC6HM在18C以下也结晶成固体。液体烷烃是石油的主要组成局部，其化学安定性较强，较难与一般化合物和元素发生反响。1〔贫气〕和湿气〔富气〕。在干气中，含有大量的甲烷和少量的乙烷、丙烷等气体；而在湿气中除含有较多的甲烷、乙烷外，还含有少量易挥发的液体烃如戊烷、己烷直至至辛烷的蒸气，还可能有极少量的芳烃和环烷烃。干气和湿气之间并无严格的界限，通常以自然气中丁烷以上的液体烃〔称气体汽油〕的含量来区分。假设在每立方的自然气中含有低于100g的气体汽油时称为贫气〔干气〕，而在富气〔湿气〕100g700〜800g2•液态烷烃〜5上升而上升。在蒸馏石油时，G〜Cw〔200〜300C〕的组成中。而G〜C15

〔20053．固态馏分

进入柴油馏分。。在常温下，C16以上的烷烃为固态，一般以溶解状态存在于石油中，当温度降低时，就有结晶析出，工业上称这类固体烃类为蜡。通常从300C以上的馏分中，即从柴油馏分中才含有蜡。含蜡的多少，对油品的凝点的凹凸有很大的影响。蜡按结晶外形不同，分为两种，一种是结晶较大，呈板状结晶的称为石蜡，另一种呈微小结晶的微晶形蜡称为地蜡。石蜡主要分布于柴油和轻质润滑油馏分中，分子量一般为300〜500,分子中碳原子数为20〜35,熔点为30〜70C。石蜡的主要成分为正构烷烃，也含有少量的异构烷、环烷及少量的芳香烃。500〜70035〜55，熔点为60〜90°C。地蜡的成分较为简洁，各类烃都有，但以环状烃为主体，正、异构烷烃的含量都不高。〔二〕环烷烃环烷烃构造式一般为五员碳环或六员碳环，在石油中较多的是烷基环戊烷，烷基环己烷和二环烷等，这些都是饱和烃，性能比较稳定，并且也是石油的主要组分之一，一般它在石油中的含量仅次于烷烃而居其次位。环烷烃具有脂肪族化合物的性质，而不表现芳香族的性质。它是润滑油组成的主要组分。环烷烃在石油馏分中的含量是不同的，它们的相对含量随馏分沸点的上升而增加，但在更重的石油中，因芳香烃的含量的增加，环烷烃则渐渐削减。一般来说，汽油馏分中的环烷烃主要是单环环烷烃〔重汽油馏分中含有少量双环环烷烃〕；在煤油、柴油馏分中除含有单环环烷烃之外〔它较汽油馏分的单环环烷烃具有更长的侧链或更多的侧链数目还消灭了双环及三环环烷烃〔在煤油、柴油重组分中已消灭多于三环的环烷烃〕而在高沸点馏分中则消灭了单、双、三环及多于三环的环烷烃。环烷烃含量对油田粘度影响很大，一般含环烷烃越多，油品的粘度就越大。它是润滑油的主要组分，其中少环长侧链的环烷烃是润滑油的抱负组分。〔三〕芳香烃芳烃是以6个碳原子构成的苯核为根底的碳氢化合物，从其通式 、 来看,类似不饱和烃GHn-6 GHn-12的化合物，但实际上由于它的碳原子的角度构造和共轭双键的特点，而无不饱和烃的性质，并且是一种安定的化合物，一般状况下不起氧化作用。由于它具有紧聚的且少氢的分子构造，因而密度比芳香烃的密度、粘度、外表张力和蒸发潜热能比分子量一样的其它烃类大，因而使油料的粘度较大而挥发性较小。芳烃对某些有机物的溶解力很强，尤其对油脂类有独特的溶解力。例如烷烃不溶解橡胶，也几乎不溶胀橡胶，而环烷烃对橡胶也有不太大的溶解力，但芳烃则很简洁溶解等橡胶部件。芳香烃是石油的重要组分之一。在轻汽油〔 <120C〕中含量较少，而在高沸点〔120C〜300C〕馏分中含量较多，一般汽油馏分中主要含有单环芳烃；煤油、柴油及润滑馏分中不但含有单环芳烃，而且含有双环及三环芳烃；三环及多环芳烃主要存在于高沸点馏分及残油中。多环芳烃具有荧光，这是石油能够发光的缘由。芳香烃的抗爆性很高，是汽油的良好组分，常用作提高汽油质量的掺合剂；灯用煤油中含芳烃多，点燃时易冒烟和使灯芯易结焦，是有害组分；润滑油馏分中含有多环短侧链的芳香烃，它将使润滑油的粘温特性变坏，高温时易氧化而生胶，因此，润滑油精制时要除去芳香烃。〔四〕烯烃〔五〕氧化物〔六〕胶质、沥青质硫、氧、氮等元素。均分子量为600〜800,最高可达10001.0〜1.70.005%〔重〕的胶质就能使汽油从无色变为草黄色，所以油品的颜色主要由于胶质的存在而引起。胶质能溶于石油醚、苯、乙醚中，也溶于石油馏分。胶质在石油的分布是从煤油馏分开头，随馏分沸点的上升，其含量不断增加，在渣油中的含量最大。胶质很简洁被吸附剂吸附，因此，油品用石油醚稀释后，再用硅胶吸附，就可得出油品中的胶质的含量，这些胶质称为硅胶胶质。胶质在受热氧化时，可转为沥青质，进而生成不溶于油的油焦质。11300都能溶于石油醚中，因此当石油中参与适当的石油醚中，沥青质就可以沉