深井泵采油技术课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章 深井泵采油技术,常规有杆泵采油技术,地面驱动螺杆泵采油技术,无杆泵采油技术,1,第十章 深井泵采油技术 常规有杆泵采油技术1,有杆泵采油典型特点：,地面能量通过抽油杆、抽油泵传递给井下流体。,(1),常规有杆泵采油：,抽油机悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下柱塞泵。,(2),地面驱动螺杆泵采油：,井口驱动头的旋转运动通过抽油杆传递给井下螺杆泵。,有杆泵采油分类：,常规有杆泵采油是目前我国最广泛应用的采油方式，大约有80%以上的油井采油采用该举升方式。,第一节 常规有杆泵采油技术,2,有杆泵采油典型特点：(1)常规有杆泵采油：抽油机悬点的往复,一、抽油装置,抽油机,抽油杆,抽油泵,其它附件,设备组成,抽油过程介绍,三抽设备,3,一、抽油装置抽油机抽油杆抽油泵其它附件设备组成抽油过程介绍,工作时，动力机将高速旋转运动通过皮带和减速箱传给曲柄轴，带动曲柄作低速旋转。曲柄通过连杆经横梁带动游梁作上下摆动。挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆柱作往复运动。,(一)抽油机,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。,游梁式抽油机组成,游梁-连杆-曲柄机构、减速箱、动力设备和辅助装置,工作原理,游梁,连杆,曲柄机构,减速箱,动力设备,辅助装置,一、抽油装置,4,工作时，动力机将高速旋转运动通过皮带和减速箱传给曲柄,新型抽油机：,为了节能和加大冲程。,异相型游梁式抽油机,异形游梁式抽油机,双驴头游梁式抽油机,链条式抽油机,宽,带传动抽油机,液压抽油机,节能,加大冲程,一、抽油装置,5,新型抽油机：为了节能和加大冲程。异相型游梁式抽油机异形游梁式,抽油机,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,6,抽油机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,链条式抽油机,皮带式抽油机,抽油机,7,链条式抽油机皮带式抽油机抽油机7,游梁式抽油机系列型号表示方法,CYJ 123.370(H)F(Y，B，Q),游梁式抽油机系列代号,CYJ-常规型,CYJQ-前置型,CYJY-异相型,悬点最大载荷，10 kN,光杆最大冲程，m,减速箱曲柄轴最大允许扭矩,kN.m,减速箱齿轮形代号，H为点啮合双圆弧齿轮，省略渐开线人字齿轮,平衡方式代号,F：复合平衡,Y：游梁平衡,B：曲柄平衡,Q：气动平衡,一、抽油装置,8,游梁式抽油机系列型号表示方法CYJ 123.370(H,(2)抽油泵：,机械能转化为流体压能的设备,工作筒(外筒和衬套)、柱塞及游动阀(排出阀)和固定阀(吸入阀),按照抽油泵在油管中的,固定方式,可分为：管式泵和杆式泵,主要组成：,分类：,按照抽油泵,性能特点,可分为：常规泵、防砂泵、防气泵、,抽稠泵等等,工作筒,(外筒和衬套),柱塞,固定阀,(吸入阀),游动阀,(排出阀),一、抽油装置,9,(2)抽油泵：机械能转化为流体压能的设备工作筒(外筒和衬套),A-管式泵,B-杆式泵,管式泵：,外筒和衬套在地面组装好接在油管下部先下入井内，然后投入固定阀，最后再把柱塞接在抽油杆柱下端下入泵内。,管式泵特点,：,结构简单、成本低，排量大。但检泵时必须起出油管，修井工作量大，故适用于下泵深度不很大，产量较高的油井。,杆式泵：,整个泵在地面组装好后接在抽油杆柱的下端整体通过油管下入井内，由预先装在油管预定深度(下泵深度)上的卡簧固定在油管上，检泵时不需要起油管。,杆式泵特点：,结构复杂，制造成本高，排量小，修井工作量小。杆式泵适用于下泵深度大、产量较小的油井。,一、抽油装置,10,A-管式泵B-杆式泵管式泵：外筒和衬套在地面组装好接在油管下,(3)抽油杆：,能量传递工具。,1-外螺纹接头；,2-卸荷槽；,3-推承面台肩；,4-扳手方径；,5-凸缘；,6-圆弧过渡区,一、抽油装置,11,(3)抽油杆：1-外螺纹接头；一、抽油装置11,二、泵的工作原理,(一)泵的抽汲过程,抽油杆柱带着柱塞向上运动，柱塞上的游动阀受管内液柱压力和自重作用而关闭。,泵吸入的条件：,泵内压力(吸入压力)低于沉没压力。,上冲程,（1）上冲程,泵内压力降低，固定阀在环形空间液柱压力(沉没压力)与泵内压力之差的作用下被打开。,泵内吸入液体、井口排出液体。,12,二、泵的工作原理(一)泵的抽汲过程 抽油杆柱带着柱塞向,下冲程,（2）下冲程,柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。,泵排出的条件：,泵内压力(排出压力)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。,光杆冲程,：,光杆从上死点到下死点的距离。,泵内压力增加，当泵内压力大于柱塞以上液柱压力时，游动阀被顶开。,柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部，使泵排出液体。,二、泵的工作原理,13,下冲程（2）下冲程 柱塞下行，固定阀在重力作用下关闭。,（二)泵的理论排量,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。,在理想情况下，活塞上、下一次进入和排出的液体体积都等于柱塞让出的体积：,每分钟的排量为：,每日排量:,泵的理论排量,冲次：一分钟的时间内抽油泵吸入与排出的周期数。,二、泵的工作原理,14,（二)泵的理论排量 泵的工作过程是由三个基本环节所组成,三、泵效及其影响因素,泵效,：,在抽油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。,影响泵效的因素：,(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,(4)体积系数的影响,地面产液量,15,三、泵效及其影响因素泵效：在抽油井生产过程中，实际产量与理论,提高泵效的措施,(1)选择合理的工作方式,选用大冲程、小冲次，减小气体影响，降低悬点载荷，特别是稠油的井。,连喷带抽井选用大冲数快速抽汲，以增强诱喷作用。,深井抽汲时，S和N的选择一定要避开不利配合区。,(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,三、泵效及其影响因素,16,提高泵效的措施(1)选择合理的工作方式选用大冲程、小冲次，,四、示功图分析,示功图：,载荷随位移的变化关系曲线所构成的封闭曲线图。,地面示功图或光杆示功图：,悬点载荷与位移关系的示功图。,示功图测试仪器：,动力仪。,17,四、示功图分析示功图：载荷随位移的变化关系曲线所构成的封闭曲,（一）理论示功图及其分析,（1）静载荷作用下的理论示功图,循环过程：下死点A,加载完成B,上死点C,卸载完成D,下死点A,静载理论示功图,ABC为上冲程静载荷变化线。AB为加载过程，加载过程中，游动阀和固定阀处于关闭状态；在B点加载完毕，变形结束，柱塞与泵筒开始发生相对位移，固定阀打开而吸入液体。BC为吸入过程（BC=s,P,为泵的冲程），游动阀处于关闭状态。,CDA为下冲程静载荷变化线。CD为卸载过程，游动阀和固定阀处于关闭状态；在D点卸载完毕，变形结束，柱塞与泵筒发生向下相对位移，游动阀被顶开、排出液体。DA为排出过程，固定阀处于关闭状态。,18,（一）理论示功图及其分析（1）静载荷作用下的理论示功图循环过,2.考虑惯性载荷后的理论示功图,考虑惯性和振动后的理论示功图,S/2,（一）理论示功图及其分析,19,2.考虑惯性载荷后的理论示功图 考虑惯性和振动后的理,（二）典型示功图分析,典型示功图：某一因素的影响十分明显，其形状代表了该因素影响下的基本特征的示功图。,(1)气体和充不满对示功图的影响,有气体影响的示功图,气体影响示功图,充满系数：,气锁,20,（二）典型示功图分析典型示功图：某一因素的影响十分明显，其形,充不满影响的示功图,充不满现象：地层产液在上冲程末未充满泵筒的现象。,液击现象：,泵充不满生产时，柱塞与泵内液面撞击引起抽油设备受力急剧变化的现象。,充不满的示功图,21,充不满影响的示功图充不满现象：地层产液在上冲程末未充满泵筒,(2)漏失对示功图的影响,排出部分的漏失,泵排出部分漏失,柱塞的有效吸入行程：,泵效：,22,(2)漏失对示功图的影响 排出部分的漏失 泵排出部分漏,吸入部分漏失,吸入阀漏失,柱塞的有效吸入行程：,泵 效：,23,吸入部分漏失 吸入阀漏失柱塞的有效吸入行程：泵 效：,吸入部分和排出部分同时漏失,吸入阀和排出阀同时漏失,24,吸入部分和排出部分同时漏失 吸入阀和排出阀同时漏失,(3)柱塞遇卡的示功图,柱塞在泵筒内被卡死在某一位置时，在抽汲过程中柱塞无法移动而只有抽油杆的伸缩变形，图形形状与被卡位置有关。,活塞卡在泵筒中部,25,(3)柱塞遇卡的示功图 柱塞在泵筒内被卡死在某一位置时,(4)带喷井的示功图,在抽汲过程中，游动阀和固定阀处于同时打开状态，液柱载荷基本加不到悬点。示功图的位置和载荷变化的大小取决于喷势的强弱及抽汲液体的粘度。,喷势强、油稀带喷,喷势弱、油稠带喷,26,(4)带喷井的示功图 在抽汲过程中，游动阀和固定阀处于,(5)抽油杆断脱,抽油杆断脱后的悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆柱重量，只是由于摩擦力，才使上下载荷线不重合。图形的位置取决于断脱点的位置。,抽油杆柱的断脱位置可根据下式来估算：,抽油杆断脱,27,(5)抽油杆断脱 抽油杆断脱后的悬点载荷实际上是断脱点,出砂井,(6)其它情况,结蜡井,管式泵活塞脱出工作筒,防冲距过小活塞碰,固定阀的示功图,28,出砂井(6)其它情况 结蜡井 管式泵,第二节 地面驱动螺杆泵采油技术,螺杆泵,抽油杆,油层,驱动装置,29,第二节 地面驱动螺杆泵采油技术螺杆泵抽油杆油层驱动装置29,特点：,井口结构简单、占地面积小，利于海上平台和从式井组采油。,泵运动部件少，吸入性能好，适用于稠油井和出砂油井应用。,泵内没有吸入和排出阀以及复杂的流道，水力损失小。,在相同举升参数下，与常规有杆抽油井生产系统相比系统效率较高，能量消耗小。,无脉动排油现象。,体积小，耗能低，投资少。,安全、可靠，安装、使用、维护、监控等方便。,第二节 地面驱动螺杆泵采油技术,30,特点：第二节 地面驱动螺杆泵采油技术30,第三节 无杆泵采油技术,举升动力传输的方式不同,有杆泵采油,气举采油,人工举升采油,地面能量通过,抽油杆,提供给抽油泵，将井底原油举升至地面的采油方式。,利用气举气体的膨胀使井筒中的,混合液密度,降低。将流到井内的原油举升到地面,无杆泵采油,地面能量,不通过抽油杆,提供给抽油泵，将井底原油举升至地面的采油方式。,31,第三节 无杆泵采油技术举升动力传输的方式不同有杆泵采油气举采,一、电动潜油离心泵采油,(2)能量传递过程,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,(3)地层流体举升过程,(1)生产设备组成,32,一、电动潜油离心泵采油(2)能量传递过程潜油电机保护器分离,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与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。,一、电动潜油离心泵采油,33,电潜泵举升方式的主要优点：(1)排量大；(2)操作简单，,开式水力活塞泵采油系统,二、水力活塞泵采油,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,34,开式水力活塞泵采油系统二、水力活塞泵采油高压泵机组高压控制管,工作原理：,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。,开式水力活塞泵采油系统,二、水力活塞泵采油,35,工作原理：动力液地面加压；油管或专用动力液管输送；动力液被传,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)；,二、水力活塞泵采油,36,适应条件主要缺点：油层深度与排量范围大；含蜡；稠油；井斜。(,三、水力射流泵采油,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,系统组成,油井装置,地面流程,射流泵,37,三、水力射流泵采油高压泵机组井下器具管柱结构井口高压控制管汇,井下射流泵工作示意图,射流泵工作原理,动力液地面加压；,油管或专用动力液管输送；,动力液被传至井下喷嘴；,通过喷嘴将压能转换动能；,嘴后形成低压区；,动力液与油层产出液在喉管中混合；,经扩散管动能转换成压能；,混合液的压力提高后被举升到地面。,三、水力射流泵采油,水力射流泵排量、扬程取决于喷嘴面积与喉管面积的比值。,38,井下射流泵工作示意图射流泵工作原理动力液地,优点：,(1)没有运动部件，结构紧凑，泵排量范围大,(2)由于可利用动力液的热力及化学特性，适用于高凝油、稠油、高含蜡油井。,(3)对定向井、水平井和海上丛式井的举升有良好的适应性。,三、水力射流泵采油,(END),39,优点：(2)由于可利用动力液的热力及化学特性，适用于高凝油,