水力活塞泵是一種液壓傳動的無桿抽油設(shè)備,適用于高氣油比、出砂

1、 水力活塞泵是一種液壓傳動的無桿抽油設(shè)備，適用于高氣油比、出砂、高凝油、含蠟、稠油、深井、斜井及水平井。水力活塞泵采油水力活塞泵采油一、水力活塞泵裝置的組成和分類 主要由三部分組成：地面部分、井下部分和連接地面井下的中間部分。 地面部分由地面動力液罐、三缸高壓泵、控制管匯、井口控制閥和井下泵組成，起著供給和處理動力液的作用。 井下部分是該系統(tǒng)的核心部件，由沉沒泵、泵筒、固定閥三個部分組成，起著抽油的主要作用；中間部分包括將動力液從地面部分送到井下機組的中心油管，以及將抽取的原油和工作過的廢動力液一起排出地面的專門通道。如圖所示。 一、水力活塞泵裝置的組成和分類 典型水力活塞泵采油系統(tǒng) 開式水力

2、活塞泵采油系統(tǒng)開式水力活塞泵采油系統(tǒng)高壓泵機組高壓泵機組高壓控制管匯高壓控制管匯 計量裝置計量裝置井下器具管柱結(jié)構(gòu)井下器具管柱結(jié)構(gòu)動力液處理裝置動力液處理裝置地面流程地面流程油井裝置油井裝置液馬達(dá)液馬達(dá)抽油泵抽油泵滑閥控制機構(gòu)滑閥控制機構(gòu)水力活塞泵井下機組水力活塞泵井下機組(一) 動力液系統(tǒng)及動力液 1動力液系統(tǒng) 動力液系統(tǒng)有多種類型，不同系統(tǒng)的地面流程和設(shè)備及處理能力不同，選擇時要考慮現(xiàn)有設(shè)備、場地和投資等因素。一、水力活塞泵裝置的組成和分類 2.動力液 一般采用油或水作動力液。用相對密度為0.8250.876的原油作動力液，雜質(zhì)含量在15mg/L以下，油的潤滑性較好，地面柱塞油泵的維護(hù)較少

3、；用水作動力液，要求雜質(zhì)粒徑小于15m，含鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1.2，水對環(huán)境污染小，安全性好，但水一般不具備潤滑性，易產(chǎn)生腐蝕，粘度低，使井下泵更易漏失。(一) 動力液系統(tǒng)及動力液一、水力活塞泵裝置的組成和分類 水力活塞泵井下機組在井中的安裝型式有: 兩種基本類型：固定安裝和自由安裝。 固定安裝又分為:固定插入式和固定套管式兩種； 自由安裝也分為:平行管自由式和套管自由式兩種。(二) 井下泵裝置類型一、水力活塞泵裝置的組成和分類常用的井下泵裝置 1插入固定式 水力活塞泵井下機組隨動力油管從油管中下入井底。動力液從直徑較小的動力油管中注入井底。原油和工作過的廢動力液從動力油管和油管間的環(huán)形空間返出

4、地面。 2套管固定式 水力活塞泵井下機組隨動力油管下入井底，并固定在一個套管封隔器上。固定式泵裝置是將井下泵固定在油管底部，隨油管一起下入井中。 3平行管自由 (投入) 式 包括兩個平行管柱。水力活塞井下機組從大直徑管柱中循環(huán)至井底，并在一個固定閥座上形成密封，上部的密封也進(jìn)入油管內(nèi)壁的一個專用環(huán)箍處。動力液從大直徑管柱中進(jìn)入井下機組的液動機，而原油和廢動力液從小直徑管柱中排到地面。自由氣從套管中導(dǎo)出。4套管自由式 只需一條管柱下到一個套管封隔器上。水力活塞泵井下機組從管柱中循環(huán)至井底并在一個固定閥座上形成密封，上部的密封也進(jìn)入油管內(nèi)壁的一個專用環(huán)箍處。 二、水力活塞泵井下機組工作原理 (一)

5、 水力活塞泵的結(jié)構(gòu) 井下水力活塞泵由液馬達(dá)和泵通過空心活塞桿相連組成，液馬達(dá)和泵可以有一個或多個。 (1) 泵 單作用泵僅在上沖程或下沖程時向地面排液，雙作用泵在上沖程和下沖程都向地面排液。 雙作用水力活塞泵 1 1馬達(dá)排出口；馬達(dá)排出口；2 2，5 5閥閥作業(yè)孔；作業(yè)孔；3 3馬達(dá)閥；馬達(dá)閥；4 4閥桿；閥桿；6 6馬達(dá)鋼套；馬達(dá)鋼套；7 7，1212活塞潤滑孔；活塞潤滑孔；8 8中活中活塞桿；塞桿；9 9，1313一泵排出閥；一泵排出閥；1010，1414泵吸人閥；泵吸人閥；1111泵鋼套；泵鋼套；1515下活塞桿；下活塞桿；1616平衡管平衡管 (2) 液馬達(dá) 馬達(dá)活塞面積與泵柱塞面積可

6、以不同，馬達(dá)活塞面積越大，泵的排出壓頭越高，泵柱塞面積越大，泵的排量越高。 為了使液馬達(dá)往復(fù)運動，動力液必須交替注入馬達(dá)活塞上下腔，馬達(dá)閥用于完成這一功能。（二）水力活塞泵的工作原理1水力活塞泵系統(tǒng)的工作原理 高壓動力液經(jīng)動力液管柱注入井中，驅(qū)動水力活塞泵上的液馬達(dá)，使動力液高壓勢能轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)運動的機械能。馬達(dá)驅(qū)動泵，泵將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的靜壓，使產(chǎn)出流體采到地面。2液馬達(dá)的工作原理 在下沖程中，馬達(dá)閥處于下部位置，高壓動力液進(jìn)入馬達(dá)活塞上腔，馬達(dá)活塞下腔的低壓動力液從馬達(dá)排出口排出。馬達(dá)活塞到達(dá)下沖程末端，馬達(dá)閥向上換位。閥桿頂部的閥作業(yè)孔與馬達(dá)閥控制腔連通，動力液進(jìn)入馬達(dá)閥控制腔，馬達(dá)閥下

7、端面積大于上端面積，使馬達(dá)閥向上運動到上部位置，動力液流動倒向。 3泵的工作原理 SHB3/200型自由式雙作用水力活塞泵為例。 (1) 上沖程 該泵由三個主要部分：上液缸、下液缸的主控制滑閥組成。上液缸的下室和下液缸的上室作為液動力機，以進(jìn)出動力液；而上液缸的上室和下液缸的下室作為泵，以吸排原油。 上沖程：主控制滑閥位于下死點，這時，高壓動力液從中心油管經(jīng)過通道17和8，進(jìn)入上液缸的活塞下室，推動活塞組進(jìn)行上沖程。上液缸活塞上室的原油通過上排出閥（這時吸入閥關(guān)閉），排至油管和套管和環(huán)形空間。與此同時，套管封隔器以下的原油通過固定閥、下吸入閥，進(jìn)入下液缸的活塞下室。 由于主控制滑閥下端的承壓面

8、積大于上端的承壓面積，在同樣壓力的高壓動力液作用下，下面的總壓力必然大于上面的總壓力，這樣就使主控制滑閥推向上死點，這時就開始進(jìn)行下沖程。(2) 下沖程 主控制滑閥位于上死點，這時，高壓動力液從中心油管，經(jīng)過通道17、主控制滑閥和活塞桿間的 環(huán)形空間、孔21及通道22，進(jìn)入下液缸活塞的的上室,推動活塞組進(jìn)行下沖程。下液缸活塞下室中的原油通過下排出閥（這時下吸入閥關(guān)閉），排到油管和套管的環(huán)形空間。 與此同時，上液缸活塞下室中工作過的廢動力液則通過通道8、主控制滑閥外表面中部的空間、孔19及20，被排至油管和套管環(huán)形空間。原油通過吸入通道及上吸入閥進(jìn)入上液缸活塞的上室。當(dāng)活塞組向下運動接近下死點時

9、，活塞桿上部的控制槽18將孔11同卸壓孔12連通，使主控制滑閥的下端和低壓相通。于是，主控制滑閥在上端高壓動力液的壓力作用下，重新向下運動到下死點。這樣，又開始轉(zhuǎn)入活塞組的上沖程。 SHB43200型自由式雙作用水力活塞泵11油管；油管；22井下機組；井下機組；33油層油層套管；套管；44上排出閥；上排出閥；55上吸人上吸人閥；閥；66上液缸；上液缸；77活塞桿；活塞桿；8 8，1717，2222通道；通道；99滑閥；滑閥；1010閥閥芯；芯；1111，1919，2020孔；孔；1212泄壓泄壓孔；孔；1313吸人流道；吸人流道；1414下液缸；下液缸；1515下吸入閥；下吸入閥；1616下排

10、出閥；下排出閥；1818上部換向槽；上部換向槽；2121滑閥開孔；滑閥開孔；2323下部換向槽；下部換向槽；2424泵工作筒；泵工作筒；2525固定閥；固定閥；2626套管封隔器套管封隔器4水力活塞泵的氣鎖 水力活塞泵也存在氣鎖。當(dāng)吸入流體含游離氣時，在泵排出沖程末端，一部分流體會存留在余隙容積中，壓力等于泵排出壓力。泵柱塞反向運動，余隙容積中的氣體膨脹，壓力同時降低。壓力未降到泵的吸人壓力，吸入閥不會打開，泵的有效沖程長度減少，嚴(yán)重時會使吸入閥打不開，這種現(xiàn)象稱作氣鎖。三、水力活塞泵的起下操作 水力活塞泵在油井投產(chǎn)之前，把井口流程倒成正循環(huán)方式，用動力液進(jìn)行正循環(huán)洗井，直至把井筒洗清潔為止，

11、這時可進(jìn)行下泵投產(chǎn)。 (一) 下泵操作規(guī)程 1下泵前的準(zhǔn)備 （1）首先要與地面高壓泵站聯(lián)系，提供充足的動力液進(jìn)行動力液循環(huán)。單體水力活塞泵應(yīng)有水泥車、罐車保證投泵需要。 (2)新井投產(chǎn)或作業(yè)后開井，先進(jìn)行動力液地面循環(huán)，檢泵井冬季地面循環(huán)不允許中斷。 (3)打開清蠟閘門，投入固定閥后關(guān)閉，再開生產(chǎn)閘門，使固定閥落入井中。 (4）新井或作業(yè)后油井開井時先正循環(huán)洗井，根據(jù)泵掛深度和套管內(nèi)徑，確定洗井排量和所需總液量， 一般洗井液能夠在井筒中循環(huán)三周以上。 (5)老井檢泵，待井下泵起出后循環(huán)洗井l小時，然后正循環(huán)洗井兩周。 (6）將水力泵裝入防噴管內(nèi)，安裝好捕捉器，反時針旋轉(zhuǎn)吊環(huán)，直至鎖住水力活塞泵

12、為止。2投泵操作 (1)檢查防噴管上放空閘門是否關(guān)嚴(yán)。(2）緩慢打開投泵高壓控制閥，使高動力液由防噴管頂部進(jìn)入防噴管，同時檢查各連接部位有無滲漏，如有滲漏，要關(guān)閉投泵高壓控制閥，放空后處理。(3)打開清蠟閘門，把清蠟閘門全部打開。(4)順時針旋轉(zhuǎn)捕捉器吊環(huán)，釋放捕捉器使泵投入井中。 (5）緩慢關(guān)小生產(chǎn)閘門，當(dāng)聽到井下泵通過采油樹四通后再開大生產(chǎn)閘門，緩慢試關(guān)清蠟閘門，待井下泵確實已入井后關(guān)死清蠟閘門。 (6）關(guān)閉投泵高壓控制閥，打開放噴管放空閥門放空，吊住放噴管，卸開活接頭或螺紋，卸下防噴管。 (7）投泵完畢后，檢泵工通知計量站值班工人注意觀察泵的工作情況，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報。水力活塞泵的起下操

13、作 (二) 起泵操作規(guī)程 （1）將井口流程倒成反循環(huán)，即動力液從油套環(huán)形空間進(jìn)入，從油管返出。 （2）緩慢提高排量，排量控制在45米3小時，觀察反循環(huán)干線壓力變化判斷井下泵是否離開泵座，起泵干線壓力一般不超過5兆帕，若超過時，則認(rèn)為起泵不正常。 （3）對起泵不正常井，可采用提高排量，提高干壓的辦法試行。 （4）在起泵的整個過程中，要有專人在流量控制管匯調(diào)節(jié)流量，確保其正常工作。 （5）井下泵循環(huán)到井口后，保持動力液反循環(huán)，值班人員通知檢泵班，開始起泵、換泵。 （6）地面裝配防噴管，反時針方向旋轉(zhuǎn)捕捉器吊環(huán)至鎖緊位置，掛好投撈泵吊線，吊起。井口安裝好防噴管，連接高壓和低壓連通管線。 （7）先倒地

14、面循環(huán)，再全部打開清蠟閘門，慢開起泵控制閥，緩慢關(guān)小同側(cè)生產(chǎn)閘門，利用油管壓力和動力液循環(huán)壓力將井下泵推入防噴管。 （8）當(dāng)聽到井下泵撞擊捕捉器被捉住的聲音后，開生產(chǎn)閘門、慢關(guān)清蠟閘門，再關(guān)起泵控制閥。防噴管先放空后，再卸開捕捉器堵頭，吊出井下泵。四、水力活塞泵使用范圍及故障分析 對比其他型式的抽油設(shè)備，水力活塞泵的一個重要優(yōu)點是具有較高的效率，而且隨著油井動液面的降低，它的效率減小不多。(一) 水力活塞泵使用范圍1深井和超深井的開采2定向井的開采3小井眼油井的開采4稠油的開采5多蠟井的開采 水力活塞泵的缺點是需向井中下放雙層油管 (指固定插入式和平行管自由式)，增加了設(shè)備的金屬消耗量和投資，提高了井下修理勞動量和維修費用；同時又限制了井下機組的尺寸，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。(二) 水力活塞泵抽油井故障分析 水力活塞泵在正常工作狀態(tài)下，其主要技術(shù)參數(shù)均近似于理論技術(shù)參數(shù)，如工作壓力、動力液流量、混合液流量、沖次等。如實測數(shù)據(jù)與此相等，則抽油井工作基本正常。如實測數(shù)據(jù)偏離理論數(shù)據(jù)，就要分析原因，排除故障，以保證正常工作。 水力活塞泵抽油井常見故障及其