《石油矿场机械》PPT课件.ppt

第 八 章机 械 采 油 设 备 2 v1.机 械 采 油 的 概 念 通 过 给 井 中 原 油 补 充 机 械 能 将 油 采 到 地 面 的 方法 称 为 机 械 采 油 法 。v2.机 械 采 油 法 分 类 气 举 采 油 有 杆 泵 采 油 （ 80-90%） 无 杆 泵 采 油 3 有 杆 泵 采 油v(1)常 规 有 杆 泵 采 油 Sucker Rod Pumping 抽 油 机 悬 点 的 往 复 运 动 通 过 抽 油 杆 传 递 给 井 下柱 塞 泵 。 4 有 杆 泵 采 油v(2) 地 面 驱 动 螺 杆 泵 采 油 ： Progressive Cavity Pumping 井 口 驱 动 头 的 旋 转 运 动 通 过 抽 油 杆 传 递 给 井 下螺 杆 泵 。 5 有 杆 泵 采 油v常 规 有 杆 泵 采 油 是 目 前 我 国 最 主 要 的 采 油 方 式 ， 我 国 机 械采 油 井 占 总 井 数 的 90%以 上 ， 其 中 有 杆 泵 占 机 采 井 的90%以 上 。v目 前 我 国 大 约 有 抽 油 机 8万 多 台 。 耗 电 量 为 油 田 开 发 总 用电 量 的 1/4。v全 国 产 液 量 的 60 、 产 油 量 的 75%靠 有 杆 抽 油 采 出 。v系 统 效 率 为 20%左 右 。 6 第 一 节 有 杆 泵 抽 油 装 置v有 杆 泵 抽 油 用 油 管 把 深 井 泵 泵 筒 下 入 到 井 内液 面 以 下 ， 在 泵 筒 下 部 装 有 ， 吸入 阀 ， 用 抽 油 杆 柱 把 柱 塞 下 入 泵筒 ， 柱 塞 上 装 有 ， 排 出 阀 （ 游 动阀 ） 。 通 过 抽 油 杆 柱 把 抽 油 机 驴 头 悬 点产 生 的 上 下 往 复 直 线 运 动 传 递 给抽 油 泵 向 上 抽 油 。抽油泵 有 杆 泵抽 油 装 置抽油机抽油杆 7 一 、 抽 油 机 (Beam Pumping Unit)v有 杆 深 井 泵 采 油 的 主 要 地 面 设 备 将 电 能 转 化 为 机 械 能 将 旋 转 运 动 转 化 成 往 复 运 动 。v包 括 ： 游 梁 式 抽 油 机 无 游 梁 式 抽 油 机v组 成 动 力 设 备 减 速 箱 换 向 机 构 （ 游 梁 -连 杆 -曲 柄 机 构 ） 辅 助 装 置 8 抽 油 机Beam Pumping Unit/Pumping Jack带动动 力 设 备 减 速 机 构 经 皮 带产 生 高 速旋 转 运 动 变 为 曲 柄 轴 的低 速 旋 转 运 动换 向 机 构抽 油 杆 柱 变 为 驴 头 的上 下 摆 动经 悬 绳 器上 下 往 复直 线 运 动 9 一 、 游 梁 式 抽 油 机v1.游 梁 式 抽 油 机 的 分 类 ：游 梁 式 抽 油 机普 通 式基 本 型 变 型 前 置 式 变 型 抽 油 机 为 适应 长 冲 程 做 成 前臂 长 ， 驴 头 端 重基 本 型 游 梁 的 前 臂和 后 臂 接 近 等 长 10 抽 油 机 技 术 发 展 历 程又 回 到 四 连 杆 机 构 （ 可 变 ） 异 型 、 弯 梁 、 调 径 变 矩 、 杠 铃 游 梁 20世 纪 80年 代 后木 制 磕 头 机常 规 游 梁 式 抽 油 机前 置 式 、 异 相 、 空 气 平 衡 式无 游 梁 抽 油 机 （ 链 条 、 皮 带 ） 20世 纪 70年 代 11 游 梁连 杆平 衡 块曲 柄电 机 皮 带 轮减 速 箱支 架驴 头悬 绳 器常 规 型 12 游 梁 式 抽 油 机 主 要 部 件v驴 头 ： 作 用 ： 将 游 梁 前 端 的 往 复 圆 弧 运 动 变 为 抽 油 杆柱 的 垂 直 直 线 往 复 运 动 ， 同 时 可 保 证 抽 油 时 光杆 始 终 对 准 井 口 中 心 ， 承 担 井 下 各 种 载 荷 的 作用 。 可 拆 卸 式 ： 螺 栓 连 接驴 头 根据 移 开井 口 方式 分 为 上 翻 式 ： 驴 头 穿 销 为 横 穿 式 ，可 上 翻 180侧 转 式 ： 驴 头 穿 销 为 立 穿 式 ，可 侧 转 180 13 游 梁 式 抽 油 机 主 要 部 件v游 梁 ：v1） 作 用 装 在 支 架 轴 承 上 ， 前 端 安 装 驴 头 承 受 井 下 载 荷 ， 后 端连 接 横 梁 、 连 杆 、 曲 柄 。 绕 支 架 轴 承 上 下 摆 动 来 传 递动 力 。v2） 特 点 抽 油 机 工 作 时 ， 游 梁 绕 支 架 轴 承 做 摇 摆 运 动 传 递 动力 ， 同 时 承 受 悬 点 载 荷 、 连 杆 拉 力 和 支 架 通 过 轴 承 对游 梁 的 反 作 用 力 等 ， 因 此 ， 游 梁 本 身 必 须 具 有 足 够 的强 度 和 刚 度 ； 为 使 驴 头 悬 点 与 井 口 中 心 一 致 ， 游 梁 需 配 置 微 调 装置 。v3） 分 类 按 材 料 分 类 ： 型 材 游 梁 和 幅 板 箱 式 游 梁 按 结 构 形 式 和 截 面 形 式 分 类 ： 等 截 面 游 梁 、 变 截 面 等 强 度 游 梁 、 绷 绳 桁 架 式 游 梁 14 游 梁 式 抽 油 机 主 要 部 件v曲 柄 连 杆 机 构 ： 作 用 ： 是 将 电 动 机 的 旋 转 运 动 转 变 成 驴 头 的 上下 往 复 运 动 。 曲 柄 是 传 递 扭 矩 的 主 要 部 件 。 15 游 梁 式 抽 油 机 主 要 部 件v 平 衡 块 ： 帮 助 电 机 做 功 ， 减 小 电 动 机 上 下 行 程 的 载 荷 差 。v 悬 绳 器 ： 连 接 光 杆 和 驴 头 的 柔 性 连 接 件 ， 可 供 动 力 仪 测 示 功 图 用 。v 横 梁 ： 连 杆 和 游 梁 连 接 的 中 间 部 件 ， 带 动 游 梁 做 摆 动 运 动 。v 刹 车 装 置 ： 有 内 胀 式 和 外 抱 式 两 种 ， 是 靠 刹 车 片 和 车 轮 毂 接 触 时 发 生 摩 擦 而起 到 制 动 作 用 。 16 前 置 型 抽 油 机 运 动 规 律 不 同 后 置 式 上 、下 冲 程 的 时 间 基 本 相 等 ； 前置 式 上 冲 程 较 下 冲 程 慢 。 后 置 式 抽 油 机 结 构 简 图 前 置 式 气 动 平 衡 抽 油 机 结 构 简 图 游 梁 和 连 杆 的 连 接 位 置 不 同 。不 同 点 ： 平 衡 方 式 不 同 后 置 式 多 采 用机 械 平 衡 ； 前 置 式 多 采 用 气 动 平衡 。 17 游 梁 式 抽 油 机 分 类后 置 式 前 置 式 18 游 梁 式 抽 油 机 的 分 类 常 规 型 抽 油 机 异 相 型 抽 油 机结 构 特 点 ： 曲 柄 轴 中 心 基 本 位 于 游 梁 尾 轴承 的 正 下 方 。 结 构 特 点 ： 曲 柄 轴 中 心 与 游 梁 尾 轴承 存 在 一 定 的 水 平 距 离 ；曲 柄 平 衡 重 臂 中 心 线 与 曲 柄 中 心 线存 在 偏 移 角 （ 曲 柄 平 衡 相 位 角 ） 。运 动 特 点 ：上 下 冲 程 运 行 时 间 相 等 运 动 特 点 ： 使 得 上 冲 程 的 曲 柄 转 角 明 显 大于 下 冲 程 ， 从 而 降 低 了 上 冲 程 的 运 行 速 度 、加 速 度 和 动 载 荷 ， 达 到 减 小 抽 油 机 载 荷 、延 长 抽 油 杆 寿 命 和 节 能 的 目 的 19 常规型游梁式抽油机 异型游梁式抽油机旋转驴头游梁 式抽油机 调径变矩游梁式抽油机 20 新型抽油机异形双驴头游梁式抽油机1. 可 变 四 连 杆 机 构2. 后 臂 长 和 夹 角 改 变3. 载 荷 大 时 平 衡 力 矩 大 ， 载荷 小 时 力 矩 小 ， 降 低 减 速箱 峰 值 扭 矩4. 节 能 20 60%.新型抽油机弯梁式抽油机 21 抽 油 机 平 衡v上 下 冲 程 中 悬 点 载 荷 不 同 ， 造 成 电 动 机 在 上 、 下冲 程 中 所 做 的 功 不 相 等 。 22 平 衡 方 式v气 动 平 衡 ： (1) 气 包 内 的 气 体 压 缩 与 膨 胀 (2) 多 用 于 大 型 抽 油 机 ； (3) 节 约 钢 材 ； (4) 改 善 抽 油 机 受 力 状 况 ； (5) 加 工 质 量 要 求 高 (如 气 包 的 密 封 性 等 )。 23 机 械 平 衡游 梁 平 衡 ：游 梁 尾 部 加 平 衡 重 ；曲 柄 平 衡 (旋 转 平 衡 )：平 衡 块 加 在 曲 柄 上 ；复 合 平 衡 (混 合 平 衡 )：游 梁 尾 部 和 曲 柄 上 都 有 平 衡 重 。 24 平 衡 检 验 方 法v1)测 量 驴 头 上 、 下 冲 程 的 时 间 平 衡 条 件 下 上 、 下 冲 程 所 用 的 时 间 基 本 相 等 。 如 果 上 冲 程 快 ， 下 冲 程 慢 ， 说 明 平 衡 过 量 。v2)测 量 上 、 下 冲 程 中 的 电 流 平 衡 条 件 下 上 、 下 冲 程 的 电 流 峰 值 相 等 。 如 果 上 冲 程 的 电 流 峰 值 大 于 下 冲 程 的 电 流 峰 值 ，说 明 平 衡 不 够 。 25 游 梁 式 抽 油 机 型 号 表 示 的 意 义CYJ 12-3.3-70(H)B(Y;B;Q)平 衡 方 式 F:复 合 平 衡Y:游 梁 平 衡B:曲 柄 平 衡Q:气 动 平 衡减 速 箱 曲 柄 轴 最 大 允 许 扭 矩 (kN.m)悬 点 最 大 负 荷 10KN光 杆 最 大 冲 程 ,m 游 梁 式 抽 油 机 系 列 代 号 CYJ 常 规 型CYJQ 前 置 型CYJY 异 相 型减 速 箱 齿 轮 形 状 代 号 ：H点 啮 合 双 圆 弧 齿 ；渐 开 线 人 字 型 齿 省 略 ； 26 二 、 链 条 式 抽 油 机v1.链 条 式 抽 油 机 结 构 :v主 要 由 六 大 系 统 组 成 动 力 传 动 系 统 换 向 系 统 平 衡 系 统 悬 重 系 统 润 滑 系 统 电 控 系 统 链 条 式 抽 油 机 结 构 示 意 图 27 二 、 链 条 式 抽 油 机v2.链 条 式 抽 油 机 的 特 点 冲 程 长 、 冲 数 低 、 适 用 于 深 井 和 稠 油 开 采 90%冲 程 长 度 时 匀 速 运 动 ， 惯 性 载 荷 和 动 载 荷小 ， 平 衡 程 度 好 峰 值 扭 矩 小 节 电 、 系 统 效 率 高 节 约 钢 材 运 动 部 件 寿 命 较 短 现 场 较 难 维 护 28链 条 式 抽 油 机 皮 带 式 抽 油 机 29链 传 式 抽 油 机 天 轮 式 抽 油 机 直 线 往 复 式 抽 油 机 30 第 三 节 抽 油 杆 Sucker Rodv作 用 ： 在 抽 油 装 置 中 抽 油 杆 是 中 间 部 分 ， 起 连 接 抽 油 机 与抽 油 泵 ， 并 把 抽 油 机 的 动 力 传 递 给 抽 油 泵 的 作 用 。 100多 年 前 我 国 四 川 盐 卤 井 中 使 用 藤 条 做 的 抽 油 杆 1984年 美 国 Samuel M.Jones 第 一 个 获 得 金 属 抽 油 杆 专 利 20世 纪 70年 代 以 来 ， 发 明 新 材 料 、 新 技 术 、 新 工 艺 的 新 型 抽油 杆v抽 油 杆 的 类 型 ： (1)根 据 化 学 成 份 ， 抽 油 杆 可 分 为 碳 钢 抽 油 杆 、 合金 钢 抽 油 杆 及 玻 璃 钢 抽 油 杆 等 类 型 。 (2)根 据 抽 油 杆 在 杆 柱 中 起 的 作 用 ， 抽 油 杆 又 可 分为 光 杆 、 普 通 抽 油 杆 和 加 重 杆 。 31 第 三 节 抽 油 杆 Sucker Rod 抽 油 杆 ： 能 量 传 递 工 具 。 32 1.光 杆v光 杆 是 抽 油 杆 柱 中 最 上 端 的 一 根 抽 油 杆 ， 其 表 面光 滑 ， 通 过 井 口 密 封 盘 根 ， 上 端 通 过 悬 绳 器 和 绳辫 子 与 抽 油 机 驴 头 相 连 。v驴 头 在 下 死 点 时 ， 光 杆 伸 入 盘 根 盒 以 下 的 长 度 称为 方 入 ， 盘 根 盒 以 上 到 悬 绳 器 之 间 光 杆 的 长 度 称为 方 余 ， 光 杆 的 方 入 要 大 于 光 杆 冲 程 。 33 2.抽 油 杆v抽 油 杆 主 要 有 钢 制 实 心 抽 油 杆 玻 璃 纤 维 抽 油 杆 空 心 抽 油 杆 连 续 抽 油 杆 几 种 类 型 。v钢 制 抽 油 杆 是 常 规 有 杆 泵 抽 油 系 统 常 用 的 类 型 。v常 用 的 抽 油 杆 直 径 有 四 种 16, 19, 22, 25mm 34 2.抽 油 杆超高强度抽油杆满足深抽和大排量生产玻璃钢抽油杆耐腐蚀、降低载荷和冲程损失空心抽油杆解决稠油和高凝油加药、热洗需要电热抽油杆解决稠油和高凝油电加热需要连续抽油杆改善断脱和偏磨柔性抽油杆：如钢丝绳抽油杆特种抽油杆 35 3.加 重 杆v抽 油 杆 柱 在 向 下 运 动 时 ， 由 于 原 油 通 过 游 动 阀 阻力 作 用 向 上 顶 托 活 塞 ， 使 与 泵 连 接 处 的 几 根 抽 油杆 受 到 压 缩 力 作 用 发 生 弯 曲 ， 会 加 速 这 部 分 抽 油杆 的 疲 劳 破 坏 ， 为 延 长 抽 油 杆 柱 的 工 作 寿 命 ， 采用 在 泵 以 上 几 十 米 的 杆 柱 直 径 加 粗 ， 称 为 加 重 杆 。v杆 身 直 径 有 35、 38、 51mm 。 36 37 38 悬 绳 器v悬 绳 器 是 连 接 光 杆 与 绳 辫 子 的 工 具 ，由 上 下 两 块 扼 板 组 成 ， 光 杆 穿 过 下扼 板 由 楔 形 卡 瓦 固 定 在 上 扼 板 上 ，两 股 钢 丝 绳 穿 过 上 扼 板 ， 由 楔 形 卡瓦 固 定 在 下 扼 板 上 。v 悬 绳 器 在 抽 油 机 工 作 时 ， 承 担 整个 工 作 载 荷 ， 在 测 示 功 图 时 安 装 测试 传 感 器 。 悬 绳 器 结 构 示 意 图 39 盘 根 盒v盘 根 盒 又 叫 光 杆 密 封 装 置 作 用 ： 密 封 光 杆 与 油 管 之 间 的 环 形 空 间 ， 防 止井 口 漏 油 。 1 弹 簧 座 ； 2 弹 簧 ； 3 下 压 帽 ； 4 胶 皮 盘 根 ； 5 盘 根 盒 ； 6 上 压 帽 ；7 盘 根 帽 ； 8 撬 杆 ； 9 装 机 油 ；10 光 杆 40 井 口 装 置v 1.组 成 ： 套 管 头 油 管 头 抽 油 三 通 光 杆 密 封 器 （ 盘 根 盒 ）v正 常 抽 油 时 ， 胶 皮 闸 门 打 开 ，上 部 盘 根 盒 里 的 胶 皮 盘 根 抱住 光 杆 ， 起 密 封 井 口 和 防 喷的 作 用 。 当 更 换 上 部 密 封 盘根 时 ， 关 闭 下 部 的 胶 皮 闸 门 ，起 临 时 密 封 井 口 的 作 用 。 抽 油 井 口 装 置 示 意 图 41 第 四 节 抽 油 泵v对 抽 油 泵 的 要 求 ： 结 构 简 单 、 强 度 高 ； 工 作 可 靠 ， 使 用 寿 命 长 材 料 耐 腐 蚀 和 耐 磨 性 强 便 于 起 下 规 格 类 型 能 满 足 不 同 油 田 的 采 油 工 艺 需 要 （ 排量 、 温 度 、 砂 、 蜡 、 气 ） 。 42 抽 油 泵 Pumpv1.泵 的 工 作 原 理 抽 油 泵 主 要 由 泵 筒 （ 外 筒 衬 衣 套 ） 、 柱 塞 、固 定 阀 和 游 动 阀 四 部 分 组 成 。 柱 塞 上 下 运 动 一 次 称 一 个 冲 程 ， 也 称 一 个 抽 汲周 期 。 一 个 周 期 完 成 进 液 和 排 液 过 程 。 43 （ 一 ） 抽 油 泵 的 结 构v1.抽 油 泵 的 基 本 组 成 ： 抽 油 泵 主 要 由 泵 筒 、 吸 入 阀 、 活 塞 、排 出 阀 四 大 部 分 组 成 。v2.抽 油 泵 的 分 类 ： 按 照 抽 油 泵 在 井 下 的 固 定 方 式 ， 可分 为 管 式 泵 和 杆 式 泵 。 44 管 式 泵 (Tubing Pump)v 结 构 特 点 ： 管 式 泵 是 把 外 筒 、 衬 套 和 吸 入 阀 在 地 面 组 装 好并 接 在 油 管 下 部 先 下 入 井 中 ， 然 后 把 装 有 排 出阀 的 活 塞 用 抽 油 杆 柱 通 过 油 管 下 入 泵 中 。v 优 点 ： 结 构 简 单 ， 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 较 大v 缺 点 ： 起 下 泵 作 业 时 ， 它 需 起 下 全 部 油 管 修 井 时 间 长 ， 费 用 高v 适 用 范 围 ： 下 入 深 度 较 小 ， 产 量 较 高 的 井 45 杆 式 泵 (insert Pump)v 结 构 特 点 杆 式 泵 有 内 外 两 个 工 作 筒 ， 外 工 作 筒 上 端 装有 锥 体 座 及 卡 簧 ， 下 泵 时 把 外 工 作 筒 随 油 管先 下 入 井 中 ， 然 后 把 装 有 衬 套 、 活 塞 的 内 工作 筒 接 在 抽 油 杆 的 下 端 下 入 到 外 工 作 筒 中 并由 卡 簧 固 定 。 将 整 个 泵 在 地 面 组 装 成 套 后 ， 随 抽 油 杆 柱 插入 油 管 内 的 预 定 位 置 固 定 ， 故 又 称 为 “ 插 入式 泵 ” 。v 优 点 ： 起 下 泵 作 业 时 ， 可 不 起 下 油 管 ， 检 泵 方 便 。v 缺 点 ： 结 构 复 杂 ， 制 造 成 本 高v 适 用 范 围 ： 深 井 ， 单 井 产 量 相 对 低 的 井 46 按 照 泵 筒 结 构 形 式 划 分v组 合 泵 为 了 便 于 加 工 和 保 证 质 量 ， 衬 管 分 段 加 工 ， 然 后 组装 在 泵 筒 内 ， 这 类 泵 称 为 衬 管 泵 或 组 合 泵 。v整 筒 泵 （ 软 密 封 柱 塞 泵 ） 柱 塞 为 材 质 较 软 的 非 金 属 材 料 ， 泵 筒 为 整 体 泵 筒 。 密 封 性 和 耐 磨 性 好 ， 加 工 要 求 低 ， 易 制 造 。v整 筒 泵 与 组 合 泵 相 比 具 有 ： 泵 效 高 、 冲 程 长 、 形 式 多 、 规 格 全 、 重 量 轻 、 装 卸方 便 、 不 会 发 生 “ 衬 套 错 位 卡 泵 ” 等 优 点 。 47 （ 二 ） 泵 的 工 作 原 理v1. 上 冲 程 ： 抽 油 杆 柱 带 着 活 塞 向 上 运 动 ，活 塞 上 的 游 动 阀 受 阀 球 自 重 和管 内 压 力 作 用 而 关 闭 。 泵 内 由于 容 积 增 大 而 压 力 降 低 ， 固 定阀 在 环 形 空 间 液 柱 压 力 与 泵 内压 力 之 差 的 作 用 下 被 打 开 。 井中 原 油 进 泵 ， 同 时 在 井 口 排 出液 体 。 泵 内 吸 液 ， 井 口 排 液 的 过 程v造 成 吸 液 进 泵 的 条 件 : 泵 内 压 力 (吸 入 压 力 )柱 塞 以 上 的 液 柱 压 力 泵 的 工 作 原 理 下 冲 程 图 49 （ 二 ） 泵 的 工 作 原 理v冲 程 光 杆 从 上 死 点 到 下 死 点 的 距 离 称 为 光 杆 冲 程 长度 ， 简 称 光 杆 冲 程 或 悬 点 冲 程 。v冲 次 曲 柄 转 一 周 中 ， 悬 点 完 成 一 个 上 冲 程 和 一 个 下冲 程 ， 活 塞 上 下 抽 汲 一 次 ， 称 为 一 个 冲 次 。v冲 速 每 分 钟 的 冲 次 数 称 为 冲 数 或 冲 速 。 50 （ 三 ） 泵 的 理 论 排 量v假 设 ： 活 塞 的 冲 程 等 于 光 杆 的 冲 程 ； 活 塞 让 出 的 体 积 完 全 被 原 油 充 满 抽 油 系 统 无 漏 失 。v 即 ： 柱 塞 上 下 一 次 吸 入 和 排 出 的 液 体 体 积 相 等v 活 塞 上 下 一 次 ， 向 上 抽 汲 的 液 体 体 积 为 :v 每 分 钟 排 量 为 : v 每 日 体 积 排 量 为 : v 每 日 质 量 排 量 为 : sfV PsnfV Pm snfQ Pt 1440 lPm snfQ 1440 泵 的 质 量 理 论 排 量 ， t/d；tQmQ式 中 : 泵 的 体 积 理 论 排 量 ， m3/d； 51 第 五 节 水 力 活 塞 泵v 水 力 活 塞 泵 是 一 种 液 压 传 动 的 无 杆 抽 油 设 备 ,由 紧 密 组 合 成 一 体 的 马 达和 泵 组 成 。 实 际 上 水 力 活 塞 泵 就 相 当 于 把 液 压 抽 油 机 的 驱 动 油 缸 和 换 向阀 移 到 井 下 和 抽 油 泵 一 起 连 接 ， 取 消 了 抽 油 杆 。 地 面 动 力 泵 通 过 油 管 将 高 压 动 力 液 送 动 力 液 经 管 柱 泵 入 井 内驱 动 油 缸 和 换 向 阀 ， 驱 动 井 下 马 达 从 而 带 动 抽 油 泵 抽 油 工 作 ，而 乏 动 力 液 和 油 井 采 出 液 则 由 生 产 管 柱 返 出 地 面 。v 原 理 帕 斯 卡 （ Blaise Pascal ） 定 律 封 闭 容 器 中 的 静 止 流 体 的 某 一 部 分 发 生 的 压 强 变 化 ， 将 毫 无损 失 地 传 递 至 流 体 的 各 个 部 分 和 容 器 壁 。 根 据 帕 斯 卡 原 理 ， 在 水 力 系 统 中 的 一 个 活 塞 上 施 加 一 定 的 压强 ， 必 将 在 另 一 个 活 塞 上 产 生 相 同 的 压 强 增 量 。 52 水 力 活 塞 泵出 砂 、 稠 油 、 含 蜡 ；斜 井 及 水 平 井 。(1) 机 组 结 构 复 杂 ， 加 工 精 度 要 求 高 ； (2) 地 面 流 程 工 程 量 大 ， 投 资 高 (规 模 效 益 )。井 下 泵 泵 效 高 ， 总 效 率 可 达 40 60%；扬 程 高 ， 泵 挂 深 ， 目 前 国 内 下 入 深 度 最 深 已 达 3542m；产 量 的 适 应 范 围 比 较 大 ， 可 达 30 500m3/d ； 53 v1、 系 统 组 成 井 下 部 分 : 水 力 活 塞 泵 的 主 要 机 组 ， 它 由 液 动机 、 水 力 活 塞 泵 和 滑 阀 控 制 机 构 三 个 部 件 组 成 ，起 着 抽 油 的 主 要 作 用 ； 地 面 部 分 : 地 面 动 力 泵 、 各 种 控 制 阀 及 动 力 液处 理 设 备 等 组 成 ， 起 着 供 给 和 处 理 动 力 液 的 作用 ； 中 间 部 分 : 中 心 动 力 油 管 以 及 供 原 油 和 工 作 过的 乏 动 力 液 一 起 返 回 到 地 面 的 专 门 通 道 。 54 一 、 水 力 活 塞 泵 采 油 系 统 组 成 和 类 型vJet Pumps System 液 马 达高 压 泵 机 组井 下 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 55 一 、 水 力 活 塞 泵 采 油 系 统 组 成 和 类 型 开 式 水 力 活 塞 泵 采 油 系 统高 压 泵 机 组高 压 控 制 管 汇 动 力 液 处 理 装 置计 量 装 置 地 面 管 线 地 面 流 程井 口井 下 器 具 管 柱 结 构水 力 活 塞 泵 井 下 机 组 油 井 装 置液 马 达抽 油 泵滑 阀 控 制 机 构 56 57 1.动 力 液 系 统 及 动 力 液 58开 式 水 力 活 塞 泵 采 油 系 统 闭 式 水 力 活 塞 泵 采 油 系 统 59 1.动 力 液 系 统 及 动 力 液 60 2.井 下 泵 装 置 类 型v水 力 活 塞 泵 的 安 装 方 式 可 分 为 固 定 插 入 式 套 管 固 定 式 平 行 自 由 式 套 管 自 由 式 61 2.井 下 泵 装 置 类 型v1. 固 定 插 入 式 水 力 活 塞 泵 的 井 下 机 组 随 动 力油 管 从 油 管 中 下 入 井 底 ， 动 力液 从 直 径 较 小 的 动 力 油 管 中 注入 井 下 机 组 ， 原 油 和 乏 动 力 液从 动 力 油 管 和 油 管 之 间 的 环 形空 间 返 回 地 面 ， 所 有 自 由 气 都从 油 管 和 套 管 的 环 形 空 间 导 出 ，如 （ a） 所 示 。 62 2.井 下 泵 装 置 类 型v2. 套 管 固 定 式 水 力 活 塞 泵 井 下 机 组 随 动 力 油管 下 入 井 底 ， 并 固 定 在 一 个 套管 封 隔 器 上 ， 动 力 液 从 动 力 油管 送 入 井 下 机 组 ， 原 油 和 乏 动力 液 从 动 力 油 、 套 管 的 环 形 空间 返 回 地 面 ， 所 有 的 自 由 气 须经 水 力 活 塞 泵 井 下 机 组 导 出 ，如 图 11 13(b) 所 示 。 63 2.井 下 泵 装 置 类 型v 3. 平 行 自 由 式 平 行 自 由 式 安 装 方 式 有 两 个 平行 管 柱 。 水 力 活 塞 泵 井 下 机 组从 大 直 径 管 柱 中 下 入 井 底 ， 并在 一 个 固 定 阀 座 上 形 成 密 封 ，同 时 上 部 也 进 入 油 管 内 壁 的 一个 专 用 环 箍 处 形 成 密 封 。 原 油和 乏 动 力 液 从 小 直 径 管 柱 中 排到 地 面 ， 自 由 气 不 进 泵 而 从 套管 中 直 接 导 出 ， 如 图 11 13(c) 所 示 。 64 2.井 下 泵 装 置 类 型v 4. 套 管 自 由 式 套 管 自 由 式 只 需 一 根 管 柱 下 到一 个 套 管 封 隔 器 上 ， 井 下 机 组从 管 柱 中 下 至 井 底 并 在 一 个 固定 阀 座 上 座 封 ， 同 时 上 部 也 进入 油 管 内 壁 的 一 个 专 用 环 箍 处形 成 密 封 。 动 力 液 从 管 柱 中 进入 井 底 ， 原 油 及 乏 动 力 液 从 套管 中 排 到 地 面 ， 自 由 气 必 须 从水 力 活 塞 泵 井 下 机 组 导 出 ， 如图 11 13(d)所 示 。 65 水 力 活 塞 泵 的 结 构。v(2)液马达：将动力液的压能转换为机械能带动泵工作，常用往复式液马达。 66 v水 力 活 塞 泵 系 统 的 工 作 原 理 ： 67 工 作 原 理 68 （ 1） 下 冲 程 主 控 滑 阀 位 于 下 死 点 。 高 压 动 力 液 从 中 心 油管 经 过 通 道 a进 入 液 动 机 的 下 缸 ， 作 用 在 活 塞 的 环形 端 面 上 ； 同 时 ， 高 压 动 力 液 经 过 通 道 b进 入 腔 室c， 再 由 通 道 d进 入 液 动 机 上 缸 ， 作 用 在 活 塞 上 端面 上 。 由 于 活 塞 上 、 下 两 端 作 用 面 积 不 同 而 产 生压 差 ， 使 液 动 机 带 动 泵 柱 塞 向 下 运 动 。 活 塞 杆 实际 上 是 一 个 辅 助 控 制 滑 阀 ， 在 杆 身 的 上 、 下 部 开有 控 制 槽 e和 f。 当 活 塞 杆 接 近 下 死 点 时 ， 上 部 控制 槽 e沟 通 了 主 控 滑 阀 上 、 下 端 的 腔 室 c和 g， 使 高压 动 力 液 由 控 制 槽 e进 入 主 控 滑 阀 的 下 端 腔 室 g。因 主 控 滑 阀 下 端 面 的 面 积 大 于 上 端 面 的 面 积 ， 在高 压 动 力 液 作 用 下 便 产 生 压 差 ， 使 主 控 滑 阀 推 向上 死 点 ， 从 而 完 成 下 冲 程 。无杆采油水力活塞泵 69 如 图 (b)， 主 控 滑 阀 位 于 上 死 点 。 高 压动 力 液 从 中 心 油 管 经 过 通 道 a进 入 液 动 机 下 缸 。由 于 主 控 滑 阀 堵 塞 了 通 道 b， 使 高 压 动 力 液 不能 进 入 液 动 机 的 上 缸 。 液 动 机 上 缸 通 过 通 道 d、主 控 滑 阀 中 部 的 环 形 空 间 h与 抽 取 的 原 油 相 沟通 。 在 液 动 机 上 、 下 缸 的 压 差 作 用 下 ， 液 动 机活 塞 带 动 泵 的 柱 塞 向 上 运 动 。 上 缸 中 工 作 过 的乏 动 力 液 和 抽 取 的 原 油 混 合 后 举 升 到 地 面 。 当活 塞 杆 接 近 上 死 点 时 ， 下 部 控 制 槽 f使 主 控 滑阀 的 下 腔 室 和 抽 取 的 原 油 相 沟 通 ， 主 控 滑 阀 便被 推 向 下 死 点 ， 液 动 机 重 新 开 始 转 入 下 冲 程 ，上 冲 程 便 结 束 。(2) 上 冲 程无杆采油水力活塞泵 70 水 力 活 塞 泵 的 使 用 范 围v深 井 与 超 深 井v定 向 井v小 井 眼 油 井v稠 油v多 蜡