有杆泵及无杆泵采油技术.ppt

石油天然气工程学院,石油工程概论,(General Introduction of Petroleum Engineering),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,（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,m,2,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,Q,t,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,Q,t,。,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90m,3,，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：,Q/Q,t,Q=1440fpSN,Q泵的实际排量，m,3,；Q,t,泵的理论排量，m,3,；f,p,泵的横截面积，m,2,；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,对于稠油的井，一般选用大泵径、大冲程、小冲次；,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,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,。,下冲程,泵的理论排量:,泵效,：实际产量,Q,与理论产量,Q,t,的比值,石油天然气工程学院,二.提高泵效措施,1、选择合理的工作方式,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,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,复习提要,石油天然气工程学院,