石油钻采机械第八章无杆采油设备

2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 第 八 章 无 杆 采 油 设 备石油钻采机械一 、 水 力 活 塞 泵 采 油二 、 电 动 潜 油 离 心 泵 采 油三 、 射 流 泵 采 油 简 介四 、 螺 杆 泵 采 油 简 介 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 第 一 节 水 力 活 塞 泵 采 油 （ Hydraulic Pumping） 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 。 所 依 据 的 基 本 原 理 就是 帕 斯 卡 定 律 。 应 用 ： 稠 油 井 和 高 含 蜡 井 、 深 井 和 定 向 井 ， 且 效 率 较 高 。 表 示 ： 见 课 本 P332。无杆采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 1、 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 。一 、 系 统 组 成 及 泵 的 工 作 原 理无杆采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 2、 工 作 过 程无杆采油水力活塞泵 动 力 液 加 压 后沿 中 心 油 管 带 动从 而 抽 油 流 入动 力 液 过 滤 后 经 排 除 管 线 和 井 口 四 通井 下 液 动 机 抽 油 机 往 复 运 动乏 动 力 液 和 原 油 从 油 管 与 动 力 液 管 环 空 返 地 面井 口 四 通 分 离 器 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 1、 基 本 结 构 （ 以 差 动 式 单 作 用 水 力 活 塞 泵 为 例 工 作 原 理 ： ）二 . 泵 的 工 作 原 理无杆采油水力活塞泵1、 液 动 机 活 塞 ；2、 活 塞 杆 ；3、 主 控 制 滑 阀 ；4、 水 力 活 塞 泵 活 塞 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 （ 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 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 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 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 差 动 式 单 作 用 水 力 活 塞 泵 的 优 缺 点 :优 点 : 结 构 简 单 ， 并 可 以 自 由 式 安 装 。缺 点 : 直 径 一 定 时 排 量 较 小 以 及 在 工 作 中 压 力 不 平 衡 。无杆采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 2、 双 作 用 水 力 活 塞 泵上 冲 程 ： 主 滑 阀 位 于 下 死 点 ， 动 力 液 经 通 道 17、 8进 入 上 液 缸 的 下 腔 ， 推 动 活 塞 向 上 运 行 ， 上 液 缸 活塞 上 端 原 油 经 上 排 出 阀 排 出 ， 井 底 原 油 经 固 定 阀 、下 吸 入 阀 进 入 下 液 缸 下 腔 ； 下 液 缸 活 塞 上 腔 乏 动 力液 经 22、 19和 20排 到 油 、 套 管 环 空 ； 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 当 活 塞 组 运 行 到 上 死 点 时 ， 高 压 动 力 液 通 过 活 塞 杆 下 部 的 控制 槽 23和 孔 11作 用 到 主 滑 阀 的 下 端 ， 由 于 下 端 面 积 大 于 上 端 ，主 滑 阀 在 高 压 动 力 液 的 作 用 下 上 移 到 上 死 点 开 始 下 冲 程 。下 冲 程 ： 主 滑 阀 位 于 上 死 点 ， 动 力 液 经 通 道 17、 主 滑 阀 和 活 塞杆 的 环 空 间 隙 、 孔 21以 及 通 道 22进 入 下 液 缸 的 上 腔 ， 推 动 活 塞向 下 运 行 ， 下 液 缸 下 腔 原 油 经 排 出 阀 排 出 ， 同 时 上 液 缸 活 塞 下端 阀 动 力 液 通 过 通 道 8、 主 滑 阀 外 表 面 中 间 的 空 间 以 及 孔 19、 20排 出 到 油 、 套 管 环 空 ， 原 油 通 过 上 吸 入 阀 进 入 上 液 缸 上 端 。 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 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 和 套 管 自 由 式 四 种 。如 图 11 13所 示 。三 、 水 力 活 塞 泵 的 安 装 方 式无杆采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 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 。1. 固 定 插 入 式无杆采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 2. 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 。 无杆采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 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 。无杆采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 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 。无杆采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 固 定 式 泵 :如 果 将 泵 连 接 到 动 力 液 油 管 上 并 同 油 管 一 起 下 放 到 井 中 。 自 由 式 泵 :如 果 将 泵 放 置 到 动 力 液 油 管 内 ， 并 且 该 泵 可 以 自 如 地 循 环 到 井底 ， 而 再 返 回 到 地 面 。 区 别 :自 由 式 泵 的 尺 寸 受 动 力 液 油 管 尺 寸 限 制 。 固 定 式 泵 ， 只 要 与 套 管 内 径 配 合 得 当 ， 任 何 尺 寸 的 固 定 式 泵 都 能 与 油 管尺 寸 相 匹 配 。 两 种 泵 即 可 以 是 闭 式 ， 也 可 以 是 开 式 系 统 。 闭 式 动 力 液 系 统 :地 面 及 井 下 动 力 液 始 终 在 密 闭 导 管 中 ，不 与 采 出 液 相 混 ； 开 式 动 力 液 系 统 :动 力 液 与 采 出 液 相 混 ， 而 作 为 混 合 动 力液 返 回 到 地 面 。油 管 安 置 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 1） 闭 式 循 环 地 面 及 井 下 动 力 液 始 终 在 密 闭导 管 中 ， 不 与 采 出 液 相 混 ； 闭 式 循环 系 统 比 开 式 循 环 系 统 需 多 要 一根 管 柱 ， 比 开 式 系 统 造 价 高 ， 这是 它 没 有 被 广 泛 采 用 的 原 因 ， 但由 于 该 系 统 的 动 力 液 罐 比 较 小 ，适 用 于 市 区 和 海 上 平 台 。 1、 动 力 液 循 环 系 统闭 式 循 环 和 开 式 循 环 两 种 。三 、 动 力 液 循 环 系 统 及 动 力 液无杆采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 2） 开 式 循 环 动 力 液 与 采 出 液 相 混 ， 而 作 为 混合 动 力 液 返 回 到 地 面 。 开 式 循 环 系 统 只 需 两 个 井 下 通 道 ：一 个 是 泵 入 动 力 液 的 导 管 ； 另 一 个是 将 乏 动 力 液 和 采 出 液 一 起 送 到 地面 的 导 管 。 可 以 采 用 两 根 油 管 柱 ，也 可 以 采 用 一 根 管 柱 。 使 用 一 根 管柱 时 ， 是 利 用 油 管 和 套 管 环 形 空 间作 为 另 一 个 通 道 。 简 易 和 经 济 是 开式 系 统 的 重 要 特 点 。 无杆采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 油 动 力 液 比 水 动 力 液 性 能 好 ， 但 不 利 于 安 全 、 生 态 和 环 境保 护 。 用 水 动 力 液 ， 就 必 须 要 加 入 化 学 添 加 剂 以 改 善 水 的 某 些 性能 ， 将 造 成 生 产 成 本 提 高 ， 因 而 限 定 了 水 动 力 液 只 能 在 闭 式 系统 中 使 用 。 开 式 系 统 可 用 油 动 力 液 ， 但 由 于 动 力 油 的 成 本 较 高 ， 并 且 运转 时 需 要 动 力 液 处 理 装 置 ， 因 此 也 将 提 高 生 产 成 本 。2. 动 力 液 (常 用 的 动 力 液 有 水 和 油 )无杆采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 四 、 水 力 活 塞 泵 的 特 点 水 力 活 塞 泵 对 油 层 深 度 、 含 蜡 、 稠 油 、 斜 井 及 水 平 井 具 有 较 强的 适 应 性 。 其 主 要 缺 点 是 机 组 结 构 复 杂 ， 加 工 精 度 要 求 高 ， 动 力 液 计量 困 难 。1） 泵 排 量 范 围 较 大 （ 16-1600m3/d） ；2） 可 用 于 斜 井 ；3） 便 于 加 化 学 剂 ；4） 适 宜 抽 重 质 油 ；5） 可 用 于 单 井 或 多 井 ；6） 可 在 温 度 相 对 较 高 的 井 内 工 作无杆采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 项 目 适 用 性 应 用 范 围 或 工 艺 条 件举 升 高 度 强 不 受 限 制产 液 量 范 围 宽 140mm（ 51/ 2i n） 套 管 油 井 可 达 320m3/d以 上 ， 178mm（ 7in） 套 管 油 井 可 达 640m3/d以 上高 气 液 化 有 条 件 适 应 气 体 经 单 独 通 道 返 出 时 不 受 限 制 ； 气 体 经 泵 采 出 时 ，震 保 证 沉 没 度井 斜 或 弯 曲 强 不 受 限 制结 垢 较 强 动 力 液 携 带 防 垢 剂 ， 或 使 用 磁 防 垢 器出 砂 差 动 力 液 含 砂 0.01%高 凝 油 井 强 动 力 液 流 量 ， 温 度 须 保 证 稠 油 井 较 强 动 力 液 须 用 稀 原 油 或 水 基 动 力 液 ， 并 保 证 其 流 量 、温 度腐 蚀 较 强 须 用 动 力 液 携 带 缓 蚀 剂分 层 开 采 强 使 用 分 层 开 采 的 泵 及 管 柱 五 、 水 力 活 塞 泵 应 用 范 围 及 工 艺 条 件 无杆采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 2、 组 成井 下 部 分 ： 由 工 作 筒 、 滑 阀 、 拉 杆 、 排 出 筒 、 吸 入 阀 、 固 定 阀 、 换 向 槽 、封 隔 器 等 组 成 ， 起 抽 油 的 主 要 作 用地 面 部 分 ： 包 括 地 面 动 力 泵 、 各 种 控 制 阀 及 动 力 液 处 理 设 备 ， 担 负 提 供动 力 的 任 务中 间 部 分 ： 动 力 液 由 地 面 井 下 机 组 的 中 心 油 管 ， 乏 动 力 液 和 产 出 液 排至 地 面 的 专 门 通 道 。 无杆采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 潜 油 电 泵 全 称 为 电 动 潜 油 离 心 泵 ， 简 称 电 泵 ， 是 重 要 的机 械 采 油 方 法 。 电 动 潜 油 离 心 泵 装 置 可 以 在 较 深 的 不 同 状 况的 油 井 中 大 量 的 提 取 原 油 ， 其 流 量 范 围 为 31.8 9539.3m3/d，最 大 下 泵 深 度 可 达 4500m， 油 水 比 范 围 宽 ， 原 油 含 量 可 从 0 100%， 被 认 为 是 一 种 经 济 有 效 特 别 适 用 于 海 上 油 井 和 高 产 油井 的 无 杆 抽 油 设 备 。第 二 节 潜 油 电 泵 采 油无杆采油潜油电泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 (1) 包 括 变 压 器 、 控 制 屏 、接 线 盒 和 特 殊 井 口 装 置 等 。 (2) 主 要 有 油 管 和 电 缆 。 (3) 主 要 有 多 级 离 心 泵 、 油气 分 离 器 、 潜 油 电 机 和 保 护 器 ， 起 抽油 作 用 。 一 般 多 级 离 心 泵 在 上 面 ， 之间 是 保 护 器 下 面 是 电 机 ， 三 者 的 轴 用花 键 连 接 ， 壳 体 用 法 兰 连 接 。 有 的 下面 还 装 有 探 测 器 ， 测 定 井 内 压 力 及 液面 起 升 情 况 。1. 系 统 组 成一 、 系 统 组 成 及 设 备 装 置无杆采油潜油电泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 2、 系 统 工 作 过 程地 面 电 源 电 机 所 需 工 作 电 压变 压 器控 制 屏 输 入井 下 电 机电 缆 离 心 泵 旋 转带 动把 井 液 通 过 分 离 器 输 入 泵 内 由 泵 叶 轮 使 井 液 增 压经 油 管 举 升 到 地 面无杆采油潜油电泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 1 、 多 级 离 心 泵二 . 系 统 的 设 备 装 置无杆采油潜油电泵由 于 井 经 有 限 、 井 深 ， 为 了 提高 扬 程 ， 故 采 用 多 级 离 心 泵 。与 地 面 离 心 泵 的 构 成 相 同 ， 每一 级 都 包 含 一 个 装 在 轴 上 随 同轴 一 起 转 动 的 叶 轮 和 一 个 固 定在 壳 体 上 的 导 轮 。 叶 轮 多 为 闭式 、 单 吸 、 径 向 或 混 合 式 叶 轮 ，起 转 能 作 用 ； 导 轮 起 导 液 、 扶正 和 降 速 增 压 的 作 用 。 叶 轮 的 决 定 了 泵 的 排 量 ；叶 轮 的 决 定 了 泵 的 扬 程 和 电 机 所 需的 功 率 。 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 叶 轮 有 和 两 种 。可 以 轴 向 窜 动 ， 每 级 叶 轮 产 生 的 轴 向 力 被叶 轮 和 导 轮 上 的 止 推 轴 承 承 受 。 整 节 泵 所 产 生 的 轴 向 推 力由 保 护 器 中 的 止 推 轴 承 承 受 。固 定 在 泵 轴 上 ， 既 不 能 轴 向 窜 动 ， 也 不 能靠 在 导 轮 的 止 推 垫 上 。 叶 轮 及 压 差 所 产 生 的 全 部 推 力 ， 都由 装 在 保 护 器 内 的 止 推 轴 承 承 受 。无杆采油潜油电泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 无杆采油潜油电泵对 于 大 流 量 的 泵 ， 叶 轮 一 般 采用 固 定 式 安 装 ， 即 叶 轮 固 定 在泵 轴 上 ， 叶 轮 及 压 差 所 产 生 的全 部 轴 向 力 ， 由 安 装 在 保 护 器内 的 止 推 轴 承 承 受 ； 对 于 深 井 ，流 量 变 化 范 围 较 大 的 泵 ， 叶 轮采 用 浮 动 式 安 装 结 构 ， 即 叶 轮可 以 沿 泵 轴 轴 向 窜 动 。 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 2、 多 级 离 心 泵 结 构 特 点 ：1） 外 廓 尺 寸 细 长 （ 直 径 小 长 度 大 ）直 径 小 是 受 井 内 套 管 空 间 和 电 缆 限 制 (一 般 外 径 92 150mm)长 度 大 是 级 数 多 ， 最 多 的 达 700多 级 ， 一 般 600 900m水 柱 的 泵 长 6 7m，高 压 泵 达 15m长 ， 应 充 分 利 用 井 径 最 大 限 度 的 增 加 叶 轮 直 径 以 降 低 级数 。2） 轴 向 卸 载 ， 径 向 扶 正 泵 的 级 数 多 ， 每 节 一 般 由 上 百 级 ， 由 一 根 直径 只 有 17 30mm、 长 度 达 7.5m的 泵 轴 带 动 ， 因 此 ， 每 一 级 导 轮 中 心 孔和 泵 轴 之 间 都 装 有 青 铜 衬 套 ， 成 为 对 泵 的 径 向 扶 正 轴 承 。 每 一 级 叶 轮的 进 、 出 口 端 的 受 力 不 平 衡 ， 需 要 止 推 轴 承 承 受 。3） 必 须 安 装 启 动 单 流 阀 和 卸 油 用 溢 流 阀 ，无杆采油潜油电泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 保 护 器 是 电 泵 机 组 正 常 运 转 不 可 缺 少 的 重 要 部 件 之 一 。 根 据 结 构和 作 用 原 理 不 同 ， 可 将 其 分 为 和 三 种 类 型 。 作 用 ：1） 密 封 电 机 轴 的 动 力 输 出 端 ， 防 止 井 液 进 入 电 机2） 在 电 泵 机 组 启 、 停 过 程 中 ， 为 电 机 油 的 热 胀 冷 缩 提 供 一 个 补 偿 油 的 储 藏 空 间 。 3） 通 过 连 接 电 机 驱 动 轴 与 泵 轴 ， 起 传 递 扭 矩 的 作 用4） 保 护 器 内 的 止 推 轴 承 可 承 受 泵 的 轴 向 力 。（ 2） 保 护 器无杆采油潜油电泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 （ 3） 油 气 分 离 器 自 由 气 进 入 离 心 泵 后 ， 将 使 泵 的 排 量 、 扬 程 和 效 率 下 降 ， 工 作 不 稳 定 ， 而且 容 易 发 生 气 蚀 损 害 叶 片 。 因 此 ， 常 用 气 体 分 离 器 作 为 泵 的 吸 入 口 ， 以 便 将 气体 分 离 出 来 。 按 分 离 方 式 不 同 ， 分 离 器 分 可 为 沉 降 式 和 旋 转 式 两 种 类 型 。 是 靠 旋 转 时 产 生 的 离 心 力 进 行 油 气 分 离 的 ， 分 离 效 果 较 好 。 Rgl 90%,适 用 于 低 含 砂 井 。 是 靠 重 力 分 异 进 行 油 气 分 离 的 ， 其 效 果 较 差 。 当 Vg/Vl10%， 分 离 效 率 会 下 降 。无杆采油潜油电泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 （ 4） 潜 油 电 动 机 和 普 通 的 交 流 电 动 机 相 比 饺 ， 潜 油 电 动 机 具 有 以 下 的 结 构 特 点 ： 1.外 廓 尺 寸 细 长 。 2.转 子 和 定 子 分 节 。 3.保 证 电 动 机 的 严 格 密 封 并 需 充 油 。 4.润 滑 油 循 环 系 统 比 较 特 殊 。 （ 结 构 图 12） 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 潜 油 电 缆 作 为 电 泵 机 组 输 送 电 能 的 通 道 部 分 ， 长 期 工 作 在 高 温 、 高压 和 具 有 腐 蚀 性 流 体 的 环 境 中 ， 因 此 ， 要 求 潜 油 电 缆 具 有 较 高 的 芯 线 电 性 、绝 缘 层 的 介 电 性 ， 较 好 的 整 体 抗 腐 、 耐 磨 以 及 耐 高 温 等 稳 定 的 物 理 化 学 性能 。 潜 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 种 类 型 ， 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 。（ 5） 电 缆 无杆采油潜油电泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 （ 6） 控 制 屏无杆采油潜油电泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 1) 为 防 止 短 路 烧 坏 电 机 ， 提 供 短 路 速 断 保 护 ； 2) 欠 载 时 实 际 排 量 将 小 于 设 计 排 量 ， 电 机 将 因 工 作 时 产 生 的 热 量 不 能 全部 散 发 而 烧 坏 ， 因 此 控 制 屏 提 供 欠 载 保 护 ； 3) 过 载 时 电 机 超 负 荷 运 转 容 易 烧 坏 ， 因 此 控 制 屏 还 提 供 过 载 保 护 ； 4) 潜 油 电 泵 不 允 许 反 转 ， 因 此 三 相 电 机 的 相 序 要 正 确 ， 对 此 控 制 屏 提 供了 相 序 保 护 ； 5) 控 制 屏 还 设 有 延 时 再 启 动 装 置 ， 对 于 间 歇 生 产 的 井 实 行 自 动 延 时 再 启动 控 制 。控 制 屏 的 功 能无杆采油潜油电泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 二 、 潜 油 电 泵 机 组 的 型 号 表 示 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 三 、 潜 油 电 动 离 心 泵 的 适 用 范 围 及 特 点 使 用 电 泵 的 实 践 表 明 ， 对 于 强 水 淹 井 ， 高 产 井 、 浅 井和 中 深 井 、 深 井 以 及 方 向 井 、 多 砂 和 多 蜡 井 ， 电 泵 的 使 用效 果 都 很 好 。 其 排 量 范 围 为 16 m3/d 14310 m3/d； 最 大 下泵 深 度 可 达 4600m， 井 下 最 高 工 作 温 度 可 达 230 。 无杆采油潜油电泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 四 、 潜 油 电 泵 新 技 术 发 展1、 潜 油 电 泵 新 产 品 水 平 电 泵 用 于 高 压 注 液 井 （ Reda公 司 制 造 ， 排 量 4769m3/d， 排 出 压 力 27.6MPa)低 排 量 高 泵 效 电 泵 外 径 101.6mm、 400级用 于 水 平 井 的 电 泵 美 国 ODI公 司 制 造 出 可 使 电 泵 通 过 12/30m弯 曲 段 的 专 用 装 置 ， 并 已 成 功 应 用滑 片 式 电 泵无杆采油潜油电泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 2、 潜 油 电 泵 机 组 改 进 电 泵 轴 套 减 少 磨 损 电 泵 动 力 油 管 为 电 机 提 供 动 力 串 联 双 级 旋 转 式 分 离 器 提 高 分 离 效 率无杆采油潜油电泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 射 流 泵 属 于 水 力 泵 ， 1852年 由 英 国 的James发 明 本 世 纪 50年 代 用 于 原 油 开 采 ，70年 代 在 国 外 得 到 普 遍 应 用 。 近 年 来 我 国开 始 使 用 。第 三 节 射 流 泵 采 油 简 介无杆采油射流泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 地 面 部 分 、 中 间 部 分 和 井 下 部 分 。 地 面 部 分 和 中 间 部 分 与 水 力 活 塞 泵 相 同 ， 所 不 同 的 是 水 力 射 流 泵只 能 安 装 成 开 式 动 力 液 循 环 系 统 。 井 下 部 分 是 射 流 泵 ， 它 是 由 喷 嘴 、 喉 管 和 扩 散 管 三 部 分 组 成 。 射 流 泵 是 一 种 特 殊 的 水 力 泵 ， 它 没 有 运 动 件 ， 是 靠 动 力 液 与地 层 流 体 之 间 的 动 量 转 换 实 现 抽 油 的 。一 、 系 统 组 成 及 泵 的 工 作 原 理无杆采油射流泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 无杆采油射流泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 喉 管 处 ： d喉 管 d喷 嘴 ， 动 力 液 和 地 层 流 体 在 喉 管 内 充 分 混 合 后 ， 速 度 水头 降 低 ， 而 压 力 水 头 有 所 回 升 。 此 时 动 力 液 失 去 动 量 和 动 能 ， 地 层 流 体 得到 动 量 和 动 能 。 但 是 ， 由 于 此 时 总 水 头 仍 主 要 是 以 速 度 水 头 的 形 式 存 在 ，压 力 水 头 还 不 足 以 将 混 合 液 举 升 到 地 面 。扩 散 管 ： 射 流 泵 的 最 终 工 作 断 面 为 精 细 制 造 的 扩 散 管 断 面 ， 由 于 扩 散 管 断面 的 面 积 逐 渐 增 大 ， 使 得 速 度 水 头 转 换 为 压 力 水 头 ， 从 而 将 混 合 液 举 升 到地 面 。 喷 嘴 处 ： 动 力 液 的 总 压 头 几 乎 全 部 变 为速 度 水 头 。混 合 室 ： 原 油 则 被 动 力 液 抽 汲 ， 与 动 力液 混 合 后 流 入 喉 管 。 无杆采油射流泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 按 工 作 流 体 的种 类 分 类 ， 射 流 泵可 分 为 液 体 射 流 泵和 气 体 射 流 泵 (喷射 泵 )两 种 。3.分 类无杆采油射流泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 二 、 特 点（ 1） 井 下 设 备 没 有 运 动 件 （ 2） 射 流 泵 可 座 入 与 水 力 活 塞 泵 相 同 的 工 作 筒 内（ 3） 不 受 举 升 高 度 的 限 制 （ 4） 适 于 高 产 液 井 （ 5） 初 期 投 资 高 （ 6） 腐 蚀 和 磨 损 会 使 喷 咀 损 坏 （ 7） 地 面 设 备 维 修 费 用 相 当 高 无杆采油射流泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 1930年 ， Moinean发 明 ， 并 在 美 国 获 得 第 一 个 专 利 ， 31-32年 在 法 国 制造 。 我 国 1986年 开 始 研 究 地 面 驱 动 螺 杆 泵 。 在 我 国 的 一 些 油 田 中 稠 油 开 采的 相 当 突 出 的 问 题 ， 稠 油 中 含 有 出 砂 ， 含 气 现 象 ， 使 油 井 工 作 条 件 及 为 复杂 。 在 开 采 高 粘 含 砂 含 气 的 原 油 时 ， 螺 杆 泵 具 有 独 特 的 优 势 。 它 是 一 种 容积 式 泵 ， 运 动 件 （ 只 有 螺 杆 ） ， 没 有 阀 和 复 杂 的 流 道 。 油 流 扰 动 少 ， 使 水力 损 失 大 大 降 低 。 由 于 螺 杆 在 橡 皮 衬 套 表 面 的 运 动 带 有 滚 动 和 滑 动 的 性 质 ， 使 砂 粒不 易 沉 积 。 由 于 衬 套 和 螺 杆 间 的 容 积 均 匀 变 化 而 产 生 的 抽 汲 和 推 挤 作 用 ，使 油 气 混 输 的 效 果 较 好 。 突 出 优 点 ： 尺 寸 小 ， 质 量 轻 ， 制 造 容 易 ， 维 修 方便 ， 运 动 部 件 少 ， 排 量 均 匀 。第 四 节 螺 杆 泵 采 油 简 介无杆采油螺杆泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 一 、 系 统 组 成 及 泵 的 工 作 原 理1. 系 统 组 成 驱 动 装 置井 口 装 置 电 动液 动机 动地 面 地 下 螺 杆 泵中 间 中 间 油 管 或 中 间 电 缆无杆采油螺杆泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 地面管线至计量间口从油管流出井上端排出井液由泵下部吸入 泵转子转动柱由地面动力带动抽油杆工作过程通过带动 ：无杆采油螺杆泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 （ 1） 螺 杆 泵 的 结 构 由 定 子 和 转 子 组 成 的 。 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 泵 (双 螺 杆 、 三螺 杆 及 五 螺 杆 泵 等 )， 主 要 用 于 输 送 油 品 。2. 螺 杆 泵 的 结 构 与 工 作 原 理无杆采油螺杆泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 （ 2） 螺 杆 泵 的 工 作 原 理 螺 杆 泵 是 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 。 这 样 ， 封 闭 空 腔 不断 地 形 成 、 运 移 和 消 失 ， 原 油 便 不 断 地 充 满 、 挤 压 和 排 出 ， 从 而 把 井 中 的原 油 不 断 地 吸 入 ， 通 过 油 管 举 升 到 井 口 。 橡 皮 衬 套 易 磨 损 ， 下 部 径 向 上 止 推 轴 承 损 坏 ， 偏 心 联 接 轴 不 够 可 靠 ， 周期 短 。3.缺 点无杆采油螺杆泵 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备 无杆采油螺杆泵思 考 题 ：常 规 的 无 杆 泵 有 哪 些 ， 试 简 要 叙 述 它 们 的 工 作 原 理 和 特 点 。 2021-5-10 石 油 钻 采 设 备