無桿泵采油-采油工程課件

第四章無桿泵采油

內(nèi)容提要第一節(jié)電動潛油離心泵采油第二節(jié)水力泵采油第三節(jié)螺桿泵采油第四節(jié)人工舉升方式優(yōu)選無桿泵采油：用電纜或高壓液體將地面能量傳輸?shù)骄?，帶動井下機(jī)組工作把原油抽至地面。第四章無桿泵采油第一節(jié)電動潛油離心泵采油

電動潛油離心泵簡稱潛油電泵或電潛泵或電泵，20世紀(jì)20年代中后期開始在美國應(yīng)用。

一、系統(tǒng)組成第一節(jié)電動潛油離心泵采油電動潛油離心泵簡電泵采油的主要特點(diǎn)1.電泵舉升方式的主要優(yōu)點(diǎn)排量大；操作簡單，管理方便；能較好地運(yùn)用于斜井、水平井和海上采油；在防蠟方面有一定的作用。2.電泵舉升方式的主要缺點(diǎn)下入深度受到限制；比較昂貴，初期投資高；作業(yè)費(fèi)用高和停產(chǎn)時間過長；電機(jī)、電纜易出現(xiàn)故障；日常維護(hù)要求高。

第一節(jié)電動潛油離心泵采油電泵采油的主要特點(diǎn)第一節(jié)電動潛油離心泵采油一電潛泵采油裝置及其工作原理

電潛泵是井下工作的多級離心泵，同油管一起下入井內(nèi)，地面電源通過變壓器、控制屏和潛油電纜將電能輸送給井下潛油電機(jī)，使電機(jī)帶動多級離心泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，把油井中的井液舉升到地面。電潛泵采油裝置組成:井下機(jī)組部分電力傳輸部分地面控制部分潛油電機(jī)、保護(hù)器、分離器和多級離心泵潛油電纜控制屏、變壓器和接線盒第一節(jié)電動潛油離心泵采油一電潛泵采油裝置及其工作原理電潛泵是井下工第一節(jié)電動潛油離心泵采油作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。(2)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)(3)止推軸承(4)潤滑油循環(huán)系統(tǒng)(1)定子系統(tǒng)作用：產(chǎn)生感應(yīng)電流而受力轉(zhuǎn)動，并輸出機(jī)械扭矩。作用：電機(jī)運(yùn)行時，潤滑各軸承；對電機(jī)潤滑和冷卻。主要結(jié)構(gòu)組成及其作用作用：承受電機(jī)的軸向力。第一節(jié)電動潛油離心泵采油作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。(2)轉(zhuǎn)子

潛油電機(jī)是一般是兩極三相鼠籠式異步感應(yīng)電動機(jī)，與其它異步電動機(jī)工作原理相同。其主要特點(diǎn)是，外形呈細(xì)長型；定子和轉(zhuǎn)子分節(jié)；電機(jī)內(nèi)充滿專用潤滑油，起潤滑、冷卻、增強(qiáng)電機(jī)絕緣性能和平衡電機(jī)內(nèi)外壓力的作用。

第一節(jié)電動潛油離心泵采油潛油電機(jī)是一般是兩極三相鼠籠式異步感應(yīng)電動機(jī)第一節(jié)電動潛油離心泵采油

保護(hù)器是利用井液與電機(jī)油的密度差異，以防止井液進(jìn)入電機(jī)造成短路而燒毀電機(jī)的裝置;平衡電機(jī)內(nèi)壓力和井筒壓力第一節(jié)電動潛油離心泵采油保護(hù)器是利用井液

分離器分可為沉降式和旋轉(zhuǎn)（離心）式兩種。沉降式分離器是靠重力分異進(jìn)行油氣分離的，其效果較差，適合于氣液比低于10%的井。旋轉(zhuǎn)式分離器是靠旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力進(jìn)行油氣分離的，分離效果較好，在吸入口氣液比低于30%的范圍內(nèi)使用，分離效率可達(dá)90%以上。

第一節(jié)電動潛油離心泵采油作為井液進(jìn)入泵的吸入口分離器分可為沉降式和旋轉(zhuǎn)（離心）式兩種。沉降

電動潛油離心泵是由多級組成的，其中每一級包括一個固定的導(dǎo)輪和一個可轉(zhuǎn)動的葉輪。與普通離心泵相比，在結(jié)構(gòu)上有以下特點(diǎn)：①受套管內(nèi)徑限制，泵外形是細(xì)長狀，直徑小，長度大，葉輪、導(dǎo)輪級數(shù)多；②垂直懸掛運(yùn)轉(zhuǎn)，軸向卸載，徑向扶正。

第一節(jié)電動潛油離心泵采油電動潛油離心泵是由多級組成的，其中每一級包括

電纜包括潛油動力電纜和潛油電機(jī)引接線。動力電纜分為圓電纜和扁電纜兩類，而電機(jī)引接線只有扁電纜一種。井徑較大者用圓電纜，井徑較小者可用扁電纜。其主要作用是將地面的電力傳輸給井下電機(jī)。第一節(jié)電動潛油離心泵采油電纜包括潛油動力電纜和潛油電機(jī)引接線。動力電

控制柜用于控制潛油電泵的啟動、停機(jī)及電機(jī)和電纜系統(tǒng)的短路、電機(jī)過載或欠載的自動保護(hù)?？刂乒裆习惭b的電器儀表能自動記錄電機(jī)的運(yùn)行電流，并能隨時檢測電流、電壓等多項(xiàng)參數(shù)。第一節(jié)電動潛油離心泵采油控制柜用于控制潛油電泵的啟動、停機(jī)及電機(jī)和電接線盒（thejunctionbox

）

作用：連接控制屏到井口之間的電纜；安裝在井口和控制屏之間將井下電纜芯線內(nèi)上升至井口的天然氣放空，防止天然氣進(jìn)入控制屏，使控制屏產(chǎn)生電火花時引起爆炸壓力傳感器（downholesensor

）用于測量井下壓力和溫度，確定井的產(chǎn)能，便于自動控制單流閥（checkvalve）在泵內(nèi)不工作時保持油管柱充滿流體，易于起泵，消耗功率最?。?/p>

操作安全可靠。因地面關(guān)閘時油管柱內(nèi)的氣體易壓縮，形成高壓，操作不安全；

防止停泵后液體倒流，使機(jī)組反轉(zhuǎn)。

泄油閥以防止起泵時油管柱中的井液在卸油管時流到地面上。扶正器

扶正泵和電機(jī)，使機(jī)組處于井筒中間，以便電機(jī)很好冷卻，防止電纜與套管內(nèi)壁摩擦損壞接線盒（thejunctionbox）壓力傳感器（do二、井下多級離心泵工作特性

井下多級離心泵由許多單級離心泵串聯(lián)組成，單級離心泵由裝在泵軸上的旋轉(zhuǎn)葉輪和固定在泵殼上的導(dǎo)輪組成。工作原理：葉輪旋轉(zhuǎn)后離心力的作用使葉輪流道中的液體增壓和加速，從葉輪流道出口排出，葉輪旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的壓能和動能。流體進(jìn)入導(dǎo)輪，將一部分動能轉(zhuǎn)變成靜壓，流體進(jìn)入下一級葉輪，重復(fù)這一過程直到最后一級葉輪。二、井下多級離心泵工作特性井下多級離心泵由許多單二、井下多級離心泵的工作特性井下多級離心泵的特性（表征其工作狀況）：排量、壓頭、功率、效率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。泵的排量：泵在單位時間內(nèi)輸送的液體體積。泵的壓頭（揚(yáng)程）：單位質(zhì)量流體通過泵增加的能量，也稱為有效壓頭或揚(yáng)程，它反映了泵的出口和入口流體的壓力變化。泵的功率：電機(jī)傳給葉輪的功率，稱為泵的軸功率。泵的效率（泵效）：泵的有效功率與泵軸功率之比。泵的有效功率：泵內(nèi)流體獲得的功率。轉(zhuǎn)速：泵軸在單位時間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)。

第一節(jié)電動潛油離心泵采油二、井下多級離心泵的工作特性第一節(jié)電動潛油離心泵采油泵的特性曲線：指排量、壓頭、功率、效率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系曲線。

最佳排量范圍

第一節(jié)電動潛油離心泵采油泵的排量隨壓頭增大而減??；泵軸的輸入功率隨排量的增大而增大泵的特性曲線：指排量、壓頭、功率、效率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系曲線。三、電泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計1.電泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)井下泵組子系統(tǒng)的工作規(guī)律可用特性曲線來確定，但必須根據(jù)含水、氣量等影響泵的工作特性的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行校正。第一節(jié)電動潛油離心泵采油電潛泵油井的生產(chǎn)系統(tǒng)是由油層、井筒、井下電泵機(jī)組和地面出油管線與分離器等四個子系統(tǒng)組成，每個子系統(tǒng)都有各自不同的流動規(guī)律。要使油井高效穩(wěn)定的生產(chǎn)，就必須在生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計時充分利用各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)時的油井生產(chǎn)規(guī)律。三、電泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計第一節(jié)電動潛油離心泵采油電潛泵油第一節(jié)電動潛油離心泵采油2.設(shè)計方法電潛泵生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)是在滿足油井供液能力所確定的產(chǎn)量的前提下，確定下泵深度、選擇泵型和計算工作參數(shù)，使其達(dá)到效率最高和能耗最低。

通常由于地面出油管線的壓力波動較小，可將井口壓力作為常數(shù)。設(shè)計的油井生產(chǎn)系統(tǒng)范圍從井口到油層，把井口、泵處、井底及油層看作四個節(jié)點(diǎn)，并把泵作為功能節(jié)點(diǎn)，求解時分別以油藏壓力為起點(diǎn)來計算泵的入口壓力，以井口壓力為起點(diǎn)來計算泵的出口壓力，從而確定泵的總揚(yáng)程。根據(jù)產(chǎn)量選擇泵型后，再根據(jù)泵的總揚(yáng)程及泵的特性曲線計算泵的級數(shù)、排量、效率和功率，進(jìn)而選擇電機(jī)、電纜及地面設(shè)備。油層井底泵機(jī)組井口分離器節(jié)點(diǎn)第一節(jié)電動潛油離心泵采油2.設(shè)計方法電潛泵生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計的潛油電泵井節(jié)點(diǎn)分析方法步驟如下：1）假設(shè)一系列不同的產(chǎn)量。2）對每一產(chǎn)量，根據(jù)地層流入動態(tài)方法計算井底壓力，繪制流入曲線。3）計算流出曲線。對每一產(chǎn)量，進(jìn)行以下計算：（1）由井口向下直到泵排出口，根據(jù)垂直管兩相流方法確定泵排出壓力；（2）由泵特性曲線讀出每級壓頭；（3）假設(shè)各種級數(shù)，對每種級數(shù)計算泵吸入壓力；（4）由泵入口向下直到井底，根據(jù)垂直管兩相流方法計算井底壓力；(5）將流出曲線迭加在流入曲線上。4）讀出流入和流出曲線交點(diǎn)處泵吸入口壓力和產(chǎn)量。5）對不同級數(shù)下產(chǎn)量，由泵特性曲線確定泵的每級功率，計算總功率。6）繪制產(chǎn)量與功率的關(guān)系曲線。7）選擇合適的排量。排量必須在最佳泵效范圍內(nèi)，并經(jīng)濟(jì)可行

第一節(jié)電動潛油離心泵采油潛油電泵井節(jié)點(diǎn)分析方法步驟如下：1）假設(shè)一系列不同的產(chǎn)量。第二節(jié)水力泵采油一、水力活塞泵采油

水力泵系統(tǒng)是由地面動力泵將動力液增壓后經(jīng)油管或?qū)Ｓ猛ǖ辣萌刖拢?qū)動馬達(dá)做上下往復(fù)運(yùn)動，將高壓動力液傳至井下驅(qū)動換向閥，帶動井下柱塞泵抽油。第二節(jié)水力泵采油一、水力活塞泵采油水力泵系統(tǒng)是由組成：水力活塞泵井下機(jī)組井下管柱和井口地面流程：地面動力液罐、高壓柱塞泵組、高壓控制管匯、計量裝置和地面管線。特點(diǎn)：高油氣比、出砂、高凝油、含蠟、深井、斜井及水平井適應(yīng)性很強(qiáng)。組成：特點(diǎn)：高油氣比、出砂、高凝油、含蠟、深井、斜井及水平井1.動力液系統(tǒng)及動力液按系統(tǒng)管理井?dāng)?shù)分：單井系統(tǒng)和中心站多井系統(tǒng)。按動力液排出方式分：開式動力液系統(tǒng)：設(shè)備簡單、操作容易、動力液費(fèi)用高閉式動力液系統(tǒng)：設(shè)備復(fù)雜、操作麻煩、動力液成本低按動力液流動方向分正循環(huán)系統(tǒng)：動力液從油管注入、環(huán)空采出反循環(huán)系統(tǒng)：很少應(yīng)用（從未裝泵的通道注入，裝泵的油管通道產(chǎn)出）1)動力液系統(tǒng)1.動力液系統(tǒng)及動力液按系統(tǒng)管理井?dāng)?shù)分：單井系統(tǒng)和中心站多1.動力液系統(tǒng)及動力液2)動力液原油動力液：雜質(zhì)<10~15ppm，潤滑性好，成本低水基動力液：雜質(zhì)<15μm，防腐劑+潤滑劑，易腐蝕油田優(yōu)先選用原油作動力液（開式循環(huán)多井系統(tǒng)）當(dāng)原油粘度高或油井含水高時優(yōu)先用水基動力液（閉式）1.動力液系統(tǒng)及動力液2)動力液第二節(jié)水力泵采油開式系統(tǒng)閉式系統(tǒng)優(yōu)先選用原油做動力液的開式系統(tǒng)

目前，在油田推廣應(yīng)用中，應(yīng)優(yōu)先選用原油做動力液的開式循環(huán)多井集中泵站系統(tǒng)。在原油粘度較高或油井含水較高時，可選用水做動力液的閉式循環(huán)多井集中泵站系統(tǒng)。水力活塞泵采油系統(tǒng)在國內(nèi),勝利油田、華北油田、海洋石油總公司是較早采用水力活塞泵采油工藝的單位。第二節(jié)水力泵采油開式系統(tǒng)閉式系統(tǒng)優(yōu)先選用目前，在油田推廣2.井下泵裝置類型按泵體的安裝方式分：自由式泵裝置和固定式泵裝置按完井方式分：套管式裝置和平行式裝置按動力液排出方式分：開式和閉式兩種按動力液流動方向分：正循環(huán)和反循環(huán)系統(tǒng)◆自由式泵裝置

在油管內(nèi)下部裝一個泵的井下總成，由一個密封泵座和多個密封腔組成，通過改變動力液的流向，可以自由地把井下泵下入井底采油或起出地面換泵和維修。

◆固定式泵裝置

將井下泵固定在油管底部，隨油管一起下入井中。泵的外徑不受油管內(nèi)徑的限制，它主要用于高產(chǎn)井，換泵需要進(jìn)行取下油管作業(yè)2.井下泵裝置類型按泵體的安裝方式分：自由式泵裝置和固定式固定式整個泵隨油管下入井內(nèi)，優(yōu)點(diǎn)是在相同尺寸的套管情況下，比其他類型泵的泵徑大、排量大，缺點(diǎn)是起泵必須起油管。插入式泵工作筒隨大直徑油管下入井內(nèi)，而沉沒泵機(jī)組則用小直徑油管下入，插到泵工作筒內(nèi)。投入式優(yōu)點(diǎn)是起下泵方便，不用上作業(yè)隊(duì)，節(jié)省修井作業(yè)費(fèi)用；缺點(diǎn)是泵徑受到限制，排量較小。固定式整個泵隨油管下入井內(nèi)，優(yōu)點(diǎn)是在相同尺寸的套管情況下，比根據(jù)井下泵液馬達(dá)與抽油泵端的數(shù)目不同，又可分為雙液馬達(dá)泵和雙泵端泵。雙液馬達(dá)泵可增大揚(yáng)程，雙泵端泵可增大排量。最常用的有如下三種，即：開式循環(huán)單管封隔器投入式水力活塞泵、閉式循環(huán)單管封隔器投入式水力活塞泵、開式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵。投入式泵也叫自由泵，(c-e)即泵隨油管下入井內(nèi)，由封隔器把井筒上、下分隔，沉沒泵在油管內(nèi)液力作用下起下。表示了最簡單的投入式泵油井裝置，即開式循環(huán)單管封隔器投入式水力活塞泵油井裝置的基本組成和工作原理。投入式泵油井裝置基本由以下部分組成：井口捕捉器、井口四通閥、中心油管、沉沒機(jī)組、泵筒、固定閥和封隔器等。封隔器把套管分為上、下兩個空間，中心油管又把封隔器上部空間分為兩個通道。(e)在中心油管旁多了一根小直徑的旁通管，它直通泵筒上的乏動力液排出孔，因此乏動力液就不再和產(chǎn)出液混合而直接從此旁通管排出地面經(jīng)少許處理后又進(jìn)入地面泵反復(fù)使用，而產(chǎn)出液則從油套管環(huán)形空間返出，使原油處理量減少了一半。所以，閉式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵的運(yùn)行成本最低，可以選用優(yōu)質(zhì)動力液或水基動力液。但是增加了地面上的乏動力液管線和井內(nèi)管柱的側(cè)管，鋼材消耗較多，作業(yè)費(fèi)用也較高。(d)為開式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵，側(cè)管接通封隔器下部的油套管環(huán)形空間，通過此管把聚集在封隔器下部油套管環(huán)形空間的氣體排出。由于沒有乏動力液的專用通道，所以乏動力液仍必須和產(chǎn)出液混合后從油套管環(huán)形空間排出。此種泵主要用于油井含氣較高的情況。根據(jù)井下泵液馬達(dá)與抽油泵端的數(shù)目不同，又可分為雙液馬達(dá)泵和雙二、水力活塞泵的結(jié)構(gòu)(1)柱塞泵：將液馬達(dá)傳遞給他的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓能，用來提高油層的產(chǎn)出液的壓能，常用往復(fù)式柱塞泵。(2)液馬達(dá)：將動力液的壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能帶動泵工作，常用往復(fù)式液馬達(dá)。(3)主控制滑閥：利用液壓差動原理控制液馬達(dá)和泵柱塞做往復(fù)運(yùn)動的換向控制機(jī)構(gòu)。二、水力活塞泵的結(jié)構(gòu)(1)柱塞泵：將液馬達(dá)傳遞給他的機(jī)械能第二節(jié)水力泵采油

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)，使動力液高壓勢能為往復(fù)運(yùn)動的機(jī)械能。液馬達(dá)驅(qū)動泵，泵將機(jī)械能液體的靜壓，使產(chǎn)出流體采到地面。

1、水力活塞泵系統(tǒng)的工作原理：第二節(jié)水力泵采油高壓動力液經(jīng)動力液管柱注入井中高壓動力液從中心油管經(jīng)過通道a進(jìn)入液馬達(dá)下缸，作用在活塞下面的環(huán)形面積上。同時，高壓動力液還經(jīng)過通道b進(jìn)入腔室c，再由通道d進(jìn)入液馬達(dá)上缸，作用在液馬達(dá)活塞上面的全面積上。因此液馬達(dá)活塞上下兩面都作用有動力液的高壓，但由于它上面的面積大于下面的面積，所以上面的總壓力大于下面的總壓力，就是這個壓力差的作用下，液馬達(dá)進(jìn)行下沖程。由于液馬達(dá)活塞和泵活塞用一個活塞桿相連，前者的下沖程必然引起泵活塞的下沖程。此泵是和一般抽油泵結(jié)構(gòu)相同的單作用泵，因此，下沖程時固定法關(guān)閉，而游動閥打開，抽油泵排除下沖程中被吸入泵內(nèi)的油層產(chǎn)出液。隨著液馬達(dá)活塞的下沖程進(jìn)行，活塞桿繼續(xù)往下?；钊麠U實(shí)際上是一個輔助控制滑閥，在桿身的上部和下部開有控制槽e和f當(dāng)活塞接近下死點(diǎn)時，它的上部控制槽e接通了主控制閥上下端的腔室c和g使高壓動力液由控制槽e進(jìn)入主控制法下端腔室g，由于主控制閥的上端面積小于下斷面的面積，在同樣的高壓動力液下，下面的總壓力大于上面的總壓力。所以主動滑閥推向上死點(diǎn)。這是就開始進(jìn)行上沖程。下沖程高壓動力液從中心油管經(jīng)過通道a進(jìn)入液馬達(dá)下缸，作用在活塞下面高壓液繼續(xù)從中心管通道a進(jìn)入液馬達(dá)下缸，由于主控制閥位于上死點(diǎn)，b處堵塞，使得高壓液無法通過d進(jìn)入液馬達(dá)上缸，這時，液馬達(dá)上缸經(jīng)過通道d、主控制閥中部的環(huán)形空間h和抽取的油層產(chǎn)出液相溝通。因此，液馬達(dá)的上缸充滿低壓油層產(chǎn)出液，而下缸仍然有高壓動力液。在此壓力差作用下，液馬達(dá)的活塞進(jìn)行上沖程。上缸中工作過的乏廢動力液和抽取的油層產(chǎn)出也相混合后，提升到地面。上沖程時，固定閥打開，而游動閥關(guān)閉，進(jìn)行吸油過程。隨著液馬達(dá)活塞上沖程的進(jìn)行，活塞桿繼續(xù)往上，當(dāng)活塞接近上死點(diǎn)時，它下部的控制槽f是主控制滑閥的下腔室和抽取的原油相溝通。這時，在主控制滑閥上端面作用有高壓動力，下端面作用的是低壓的油層產(chǎn)出液。在這個壓力差的作用下，主控制滑閥就往下運(yùn)動到下死點(diǎn)。這樣，就使液馬達(dá)重新開始轉(zhuǎn)入下沖程。上沖程高壓液繼續(xù)從中心管通道a進(jìn)入液馬達(dá)下缸，由于主控制閥位于上死2.水力活塞泵的力平衡PwfFpPfPdPnPd有效橫截面面積上沖程壓力下沖程壓力AerPnPnAep－AerPdPnAep－AerPnPdApp－AprPdPsApp－AprPsPdAprPnPn馬達(dá)泵連桿Pn：動力液壓力Pd：泵排出壓力Ps：泵吸入壓力雙作用泵下沖程的受力分析2.水力活塞泵的力平衡PwfFpPfPdPnPd有效橫截面二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計●選擇水力活塞泵基本原則：第一：必須滿足排量要求，與油井的產(chǎn)能協(xié)調(diào)；第二：必須使泵產(chǎn)生足夠的舉升壓力并保持所需的井口剩余壓力。因此油藏流入動態(tài)特性資料要求準(zhǔn)確可靠

。二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計●選擇水力活塞泵基本原則：●設(shè)計內(nèi)容：確定系統(tǒng)類型：開式、閉式；決定油井氣體全部泵出，還是放氣；選擇合適的井下裝置(套管型單管投入式)；決定多井泵站還是單井系統(tǒng)；系統(tǒng)工作參數(shù)確定(給定產(chǎn)量、確定泵掛、選泵、動力液排量、注入壓力、功率、地面系統(tǒng)選擇)；選擇地面泵；設(shè)計動力液系統(tǒng)。二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計●設(shè)計內(nèi)容：二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計PwfFpPfPdPnPd動力液QnPso混合液Pwh●設(shè)計步驟(1)由IPR、產(chǎn)量QLPwf(2)從井底算井筒壓力分布，由泵充滿程度要求確定泵吸入口壓力Ps,并確定下泵深度Lp。(3)根據(jù)Ps計算最大體積效率vmax

，決定是否放氣(4)計算(P/E)max=2438/Lp(5)計算泵的額定排量Qpr(4-15)(6)選泵要求P/E<(P/E)max，滿足額定Qpr泵型號:SHB350/20泵額定排量Qpr:500m3/d沖程：1.65m馬達(dá)額定排量Qer:444.2m3/d額定沖數(shù)nmax:40min-1

壓力比P/E:1.15二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計PwfFpPfPdPnPd動二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計●設(shè)計步驟(7)計算馬達(dá)或泵的實(shí)際沖數(shù)；(8)計算動力液的排量；(9)由井口Pwh、Lp、Qn+QL計算排出壓力Pd(10)計算井下泵系統(tǒng)摩阻損失Pfr(式4-30)(11)計算動力液入口壓力Pn(12)計算地面泵注入壓力Pso=Pn-gnLp+Pfn<額定值(13)計算地面泵功率(14)根據(jù)地面泵功率、排量、壓力選柱塞泵型號。(15)計算系統(tǒng)功率和舉升效率。PwfFpPfPdPnPd動力液QnPso混合液Pwh二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計●設(shè)計步驟PwfFpPfPd

決定開式或閉式系統(tǒng)決定是否放氣選擇合適的井下裝置系統(tǒng)工況參數(shù)確定決定建設(shè)泵站還是單井系統(tǒng)選擇地面泵組設(shè)計動力液系統(tǒng)

二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計投入（自由）式泵：泵工作筒隨油管下至井底，沉沒泵機(jī)組則從油管中投入。固定式泵：整個泵隨油管下入井內(nèi)。插入式泵：泵工作筒隨大直徑油管下入井內(nèi)，而沉沒泵機(jī)組則用小直徑油管下入，插到泵工作筒內(nèi)。最常用的是投入式泵第二節(jié)水力泵采油決定開式或閉式系統(tǒng)二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計投入（自三、水力射流泵采油地面部分和水力活塞泵開式采油系統(tǒng)相同。

●水力射流泵簡稱射流泵，是一種特殊的水力泵。它是利用射流原理將注入井內(nèi)的高壓動力液的能量傳遞給井下產(chǎn)液的無桿水力采油裝置?！裆淞鞅镁聼o運(yùn)動部件，對于高溫深井、高產(chǎn)井、含砂、含腐蝕性介質(zhì)、稠油以及高氣液比油井條件具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。三、水力射流泵采油●水力射流泵簡稱射流泵，是一種特殊的水力泵三、水力射流泵采油第二節(jié)水力泵采油1.射流泵的結(jié)構(gòu)噴嘴：將動力液高壓勢能轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚賱幽芎砉埽焊咚賱恿σ汉偷退佼a(chǎn)液混合，進(jìn)行動量交換擴(kuò)散管：將動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴耗?/p>

三、水力射流泵采油第二節(jié)水力泵采油1.射流泵的結(jié)構(gòu)噴2.射流泵工作原理

射流泵是通過兩種流體之間的動量交換實(shí)現(xiàn)能量傳遞。

射流泵通過噴嘴將動力液高壓勢能轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚賱幽?，在喉管?nèi)高速動力液和低速產(chǎn)液混合，進(jìn)行動量交換，然后通過擴(kuò)散管將動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴耗?，使混合物采出地面。射流泵具有以下?yōu)點(diǎn)：（1）沒有運(yùn)動部件，適合于處理腐蝕和含砂流體；（2）結(jié)構(gòu)緊湊，適用于傾斜、水平井；（3）自由投撈作業(yè)，維護(hù)費(fèi)用低；（4）產(chǎn)量范圍大，控制靈活方便；（5）適用于稠油開采，容易對動力液加熱；（6）適用于含氣流體；（7）適用于高溫深井；（8）對非自噴井，可用于產(chǎn)能測試和鉆桿測試。

2.射流泵工作原理射流泵具有以下優(yōu)點(diǎn)：3、射流泵動態(tài)特性

射流泵的動態(tài)特性與電潛泵的特性相似，是指壓力和排量的關(guān)系。（1）射流泵的能量損失●射流泵的能量損失包括摩阻損失和混合損失兩種。●射流泵的能量損失與流體性質(zhì)、流量、壓力等操作參數(shù)、泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)?！癖玫慕Y(jié)構(gòu)參數(shù)主要有噴嘴形狀、吸入腔室形狀、噴嘴－喉管距離、喉管長度、喉管張角、擴(kuò)散管長度、擴(kuò)散管張角、表面光潔度等。（2）射流泵無因次動態(tài)方程

無因次壓力比：表示井液獲得的壓力與動力液在泵內(nèi)損失的壓力之比。1)無因次參數(shù)的定義無因次面積比：噴嘴面積與喉管面積之比。無因次質(zhì)量流量比：

3、射流泵動態(tài)特性射流泵的動態(tài)特性與電潛泵的特性相2)壓力損失●無因次壓力比●射流泵無因次動態(tài)特性方程2)壓力損失●無因次壓力比●射流泵無因次動態(tài)特性方程3.動力液流量動力液流量計算公式gn——動力液梯度，MPa/m最小氣蝕面積：5.射流泵效率定義為：井液獲得的功率與動力液損失的功率之比4.氣蝕和最小氣蝕面積

當(dāng)吸入壓力降到流體蒸汽壓時，流體中會出現(xiàn)小氣泡，氣泡進(jìn)入喉管的高壓區(qū)就會冷凝和破碎，會對泵產(chǎn)生沖蝕，這種現(xiàn)象稱為氣蝕。3.動力液流量動力液流量計算公式gn——動力液梯度，M6.氣體的影響氣體要占據(jù)一定的體積，使泵的液體體積排量下降氣體對泵內(nèi)壓力損失產(chǎn)生影響氣體要影響排出管柱的壓力損失修正無因次質(zhì)量流量比：修正最小氣蝕面積：7.無因次特性曲線無因次壓力無因次質(zhì)量流量比無因次面積功率代表射流泵無因次動態(tài)特性方程6.氣體的影響氣體要占據(jù)一定的體積，使泵的液體體積排量下降四、射流泵的選擇選擇目的選擇的泵必須滿足排量要求，與油井的產(chǎn)能協(xié)調(diào)，必須使泵產(chǎn)生足夠的舉升壓力并保持所需的井口剩余壓力選擇的泵在不出現(xiàn)氣蝕時的效率最高，功率最低選泵的方法

對所有噴嘴和喉管組合都進(jìn)行計算，找出一種工作參數(shù)最佳的組合，在計算時先把發(fā)生氣蝕的組合去掉，再選擇剩下的組合。

是利用最佳設(shè)計動態(tài)曲線(即無因次特性曲線的上包絡(luò)線)直接選擇最優(yōu)組合應(yīng)用最優(yōu)化技術(shù)。

四、射流泵的選擇選擇目的選泵的方法四、射流泵的選擇水力射流泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)計步驟如下：①依據(jù)油層的流入動態(tài)，即IPR曲線，確定設(shè)計產(chǎn)液量下的井底流壓力。②從井底向上計算井筒壓力分布，由泵的吸入口壓力確定下泵深度。③確定井簡溫度系統(tǒng)的計算。④確定井筒壓力系統(tǒng)的計算。⑤在泵的特性曲線上，找出最高泵效下所對應(yīng)的揚(yáng)程。⑥由混合液井口壓力，求出泵的混合液出口壓力，從推導(dǎo)出，然后沿井筒向上求出動力液井口壓力。⑦求出泵在此工作條件下的工況參數(shù)。四、射流泵的選擇第三節(jié)螺桿泵采油法國人勒內(nèi)·莫依諾于20世紀(jì)30年代初發(fā)明了螺桿泵（ProgressingCavityPump，PCP），但最早用螺桿泵采油的是美國。1980年后，螺桿泵作為人工舉升設(shè)備得到了更廣泛的應(yīng)用，然而螺桿泵采油技術(shù)還處在發(fā)展階段。第三節(jié)螺桿泵采油法國人勒內(nèi)·莫依諾于20世紀(jì)30年代初發(fā)一、螺桿泵的分類

1.地面驅(qū)動螺桿泵采油系統(tǒng)（有桿泵）即機(jī)動螺桿泵采油系統(tǒng)，主要由地面驅(qū)動裝置、抽油桿柱、螺桿泵等部分組成。第三節(jié)螺桿泵采油一、螺桿泵的分類第三節(jié)螺桿泵采油2.井下驅(qū)動螺桿泵采油系統(tǒng)（無桿泵）第三節(jié)螺桿泵采油電動螺桿泵電動螺桿泵2.井下驅(qū)動螺桿泵采油系統(tǒng)（無桿泵）第三節(jié)螺桿泵采油電第三節(jié)螺桿泵采油二、螺桿泵的結(jié)構(gòu)和工作原理

●螺桿泵結(jié)構(gòu)地面驅(qū)動螺桿泵裝置主要由驅(qū)動系統(tǒng)、聯(lián)接器、抽油桿及井下抽油裝置組成。井下驅(qū)動螺桿泵裝置的井下部分由電機(jī)、保護(hù)器和螺桿泵組成第三節(jié)螺桿泵采油二、螺桿泵的結(jié)構(gòu)和工作原理2.螺桿泵（ScrewPump）的工作原理靠空腔排油，即轉(zhuǎn)子與定子間形成的一個個互不連通的封閉腔室，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，封閉空腔沿軸線方向由吸入端向排出端方向運(yùn)移。封閉腔在排出端消失，空腔內(nèi)的原油也就隨之由吸入端均勻地擠到排出端。同時，又在吸入端重新形成新的低壓空腔將原油吸入。

第三節(jié)螺桿泵采油2.螺桿泵（ScrewPump）的工作原理第三節(jié)三、螺桿泵采油的特點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)(1)地面裝置簡單，安裝方便，價格低，投資少；(2)泵效高、節(jié)能；(3)適應(yīng)高含氣井；(4)適應(yīng)粘度范圍廣；(5)允許井口有較高回壓；(6)適應(yīng)高含砂井；(7)螺桿泵可下在斜直井段，適應(yīng)于叢式井組和水平井。2.缺點(diǎn)(1)定子為橡膠材料，壽命低，容易損壞；(2)與有桿泵相比，總壓頭較小。第三節(jié)螺桿泵采油三、螺桿泵采油的特點(diǎn)第三節(jié)螺桿泵采油第四章無桿泵采油

內(nèi)容提要第一節(jié)電動潛油離心泵采油第二節(jié)水力泵采油第三節(jié)螺桿泵采油第四節(jié)人工舉升方式優(yōu)選無桿泵采油：用電纜或高壓液體將地面能量傳輸?shù)骄?，帶動井下機(jī)組工作把原油抽至地面。第四章無桿泵采油第一節(jié)電動潛油離心泵采油

電動潛油離心泵簡稱潛油電泵或電潛泵或電泵，20世紀(jì)20年代中后期開始在美國應(yīng)用。

一、系統(tǒng)組成第一節(jié)電動潛油離心泵采油電動潛油離心泵簡電泵采油的主要特點(diǎn)1.電泵舉升方式的主要優(yōu)點(diǎn)排量大；操作簡單，管理方便；能較好地運(yùn)用于斜井、水平井和海上采油；在防蠟方面有一定的作用。2.電泵舉升方式的主要缺點(diǎn)下入深度受到限制；比較昂貴，初期投資高；作業(yè)費(fèi)用高和停產(chǎn)時間過長；電機(jī)、電纜易出現(xiàn)故障；日常維護(hù)要求高。

第一節(jié)電動潛油離心泵采油電泵采油的主要特點(diǎn)第一節(jié)電動潛油離心泵采油一電潛泵采油裝置及其工作原理

電潛泵是井下工作的多級離心泵，同油管一起下入井內(nèi)，地面電源通過變壓器、控制屏和潛油電纜將電能輸送給井下潛油電機(jī)，使電機(jī)帶動多級離心泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，把油井中的井液舉升到地面。電潛泵采油裝置組成:井下機(jī)組部分電力傳輸部分地面控制部分潛油電機(jī)、保護(hù)器、分離器和多級離心泵潛油電纜控制屏、變壓器和接線盒第一節(jié)電動潛油離心泵采油一電潛泵采油裝置及其工作原理電潛泵是井下工第一節(jié)電動潛油離心泵采油作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。(2)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)(3)止推軸承(4)潤滑油循環(huán)系統(tǒng)(1)定子系統(tǒng)作用：產(chǎn)生感應(yīng)電流而受力轉(zhuǎn)動，并輸出機(jī)械扭矩。作用：電機(jī)運(yùn)行時，潤滑各軸承；對電機(jī)潤滑和冷卻。主要結(jié)構(gòu)組成及其作用作用：承受電機(jī)的軸向力。第一節(jié)電動潛油離心泵采油作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。(2)轉(zhuǎn)子

潛油電機(jī)是一般是兩極三相鼠籠式異步感應(yīng)電動機(jī)，與其它異步電動機(jī)工作原理相同。其主要特點(diǎn)是，外形呈細(xì)長型；定子和轉(zhuǎn)子分節(jié)；電機(jī)內(nèi)充滿專用潤滑油，起潤滑、冷卻、增強(qiáng)電機(jī)絕緣性能和平衡電機(jī)內(nèi)外壓力的作用。

第一節(jié)電動潛油離心泵采油潛油電機(jī)是一般是兩極三相鼠籠式異步感應(yīng)電動機(jī)第一節(jié)電動潛油離心泵采油

保護(hù)器是利用井液與電機(jī)油的密度差異，以防止井液進(jìn)入電機(jī)造成短路而燒毀電機(jī)的裝置;平衡電機(jī)內(nèi)壓力和井筒壓力第一節(jié)電動潛油離心泵采油保護(hù)器是利用井液

分離器分可為沉降式和旋轉(zhuǎn)（離心）式兩種。沉降式分離器是靠重力分異進(jìn)行油氣分離的，其效果較差，適合于氣液比低于10%的井。旋轉(zhuǎn)式分離器是靠旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力進(jìn)行油氣分離的，分離效果較好，在吸入口氣液比低于30%的范圍內(nèi)使用，分離效率可達(dá)90%以上。

第一節(jié)電動潛油離心泵采油作為井液進(jìn)入泵的吸入口分離器分可為沉降式和旋轉(zhuǎn)（離心）式兩種。沉降

電動潛油離心泵是由多級組成的，其中每一級包括一個固定的導(dǎo)輪和一個可轉(zhuǎn)動的葉輪。與普通離心泵相比，在結(jié)構(gòu)上有以下特點(diǎn)：①受套管內(nèi)徑限制，泵外形是細(xì)長狀，直徑小，長度大，葉輪、導(dǎo)輪級數(shù)多；②垂直懸掛運(yùn)轉(zhuǎn)，軸向卸載，徑向扶正。

第一節(jié)電動潛油離心泵采油電動潛油離心泵是由多級組成的，其中每一級包括

電纜包括潛油動力電纜和潛油電機(jī)引接線。動力電纜分為圓電纜和扁電纜兩類，而電機(jī)引接線只有扁電纜一種。井徑較大者用圓電纜，井徑較小者可用扁電纜。其主要作用是將地面的電力傳輸給井下電機(jī)。第一節(jié)電動潛油離心泵采油電纜包括潛油動力電纜和潛油電機(jī)引接線。動力電

控制柜用于控制潛油電泵的啟動、停機(jī)及電機(jī)和電纜系統(tǒng)的短路、電機(jī)過載或欠載的自動保護(hù)。控制柜上安裝的電器儀表能自動記錄電機(jī)的運(yùn)行電流，并能隨時檢測電流、電壓等多項(xiàng)參數(shù)。第一節(jié)電動潛油離心泵采油控制柜用于控制潛油電泵的啟動、停機(jī)及電機(jī)和電接線盒（thejunctionbox

）

作用：連接控制屏到井口之間的電纜；安裝在井口和控制屏之間將井下電纜芯線內(nèi)上升至井口的天然氣放空，防止天然氣進(jìn)入控制屏，使控制屏產(chǎn)生電火花時引起爆炸壓力傳感器（downholesensor

）用于測量井下壓力和溫度，確定井的產(chǎn)能，便于自動控制單流閥（checkvalve）在泵內(nèi)不工作時保持油管柱充滿流體，易于起泵，消耗功率最??；

操作安全可靠。因地面關(guān)閘時油管柱內(nèi)的氣體易壓縮，形成高壓，操作不安全；

防止停泵后液體倒流，使機(jī)組反轉(zhuǎn)。

泄油閥以防止起泵時油管柱中的井液在卸油管時流到地面上。扶正器

扶正泵和電機(jī)，使機(jī)組處于井筒中間，以便電機(jī)很好冷卻，防止電纜與套管內(nèi)壁摩擦損壞接線盒（thejunctionbox）壓力傳感器（do二、井下多級離心泵工作特性

井下多級離心泵由許多單級離心泵串聯(lián)組成，單級離心泵由裝在泵軸上的旋轉(zhuǎn)葉輪和固定在泵殼上的導(dǎo)輪組成。工作原理：葉輪旋轉(zhuǎn)后離心力的作用使葉輪流道中的液體增壓和加速，從葉輪流道出口排出，葉輪旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的壓能和動能。流體進(jìn)入導(dǎo)輪，將一部分動能轉(zhuǎn)變成靜壓，流體進(jìn)入下一級葉輪，重復(fù)這一過程直到最后一級葉輪。二、井下多級離心泵工作特性井下多級離心泵由許多單二、井下多級離心泵的工作特性井下多級離心泵的特性（表征其工作狀況）：排量、壓頭、功率、效率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。泵的排量：泵在單位時間內(nèi)輸送的液體體積。泵的壓頭（揚(yáng)程）：單位質(zhì)量流體通過泵增加的能量，也稱為有效壓頭或揚(yáng)程，它反映了泵的出口和入口流體的壓力變化。泵的功率：電機(jī)傳給葉輪的功率，稱為泵的軸功率。泵的效率（泵效）：泵的有效功率與泵軸功率之比。泵的有效功率：泵內(nèi)流體獲得的功率。轉(zhuǎn)速：泵軸在單位時間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)。

第一節(jié)電動潛油離心泵采油二、井下多級離心泵的工作特性第一節(jié)電動潛油離心泵采油泵的特性曲線：指排量、壓頭、功率、效率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系曲線。

最佳排量范圍

第一節(jié)電動潛油離心泵采油泵的排量隨壓頭增大而減小；泵軸的輸入功率隨排量的增大而增大泵的特性曲線：指排量、壓頭、功率、效率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系曲線。三、電泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計1.電泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)井下泵組子系統(tǒng)的工作規(guī)律可用特性曲線來確定，但必須根據(jù)含水、氣量等影響泵的工作特性的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行校正。第一節(jié)電動潛油離心泵采油電潛泵油井的生產(chǎn)系統(tǒng)是由油層、井筒、井下電泵機(jī)組和地面出油管線與分離器等四個子系統(tǒng)組成，每個子系統(tǒng)都有各自不同的流動規(guī)律。要使油井高效穩(wěn)定的生產(chǎn)，就必須在生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計時充分利用各子系統(tǒng)協(xié)調(diào)時的油井生產(chǎn)規(guī)律。三、電泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計第一節(jié)電動潛油離心泵采油電潛泵油第一節(jié)電動潛油離心泵采油2.設(shè)計方法電潛泵生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)是在滿足油井供液能力所確定的產(chǎn)量的前提下，確定下泵深度、選擇泵型和計算工作參數(shù)，使其達(dá)到效率最高和能耗最低。

通常由于地面出油管線的壓力波動較小，可將井口壓力作為常數(shù)。設(shè)計的油井生產(chǎn)系統(tǒng)范圍從井口到油層，把井口、泵處、井底及油層看作四個節(jié)點(diǎn)，并把泵作為功能節(jié)點(diǎn)，求解時分別以油藏壓力為起點(diǎn)來計算泵的入口壓力，以井口壓力為起點(diǎn)來計算泵的出口壓力，從而確定泵的總揚(yáng)程。根據(jù)產(chǎn)量選擇泵型后，再根據(jù)泵的總揚(yáng)程及泵的特性曲線計算泵的級數(shù)、排量、效率和功率，進(jìn)而選擇電機(jī)、電纜及地面設(shè)備。油層井底泵機(jī)組井口分離器節(jié)點(diǎn)第一節(jié)電動潛油離心泵采油2.設(shè)計方法電潛泵生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計的潛油電泵井節(jié)點(diǎn)分析方法步驟如下：1）假設(shè)一系列不同的產(chǎn)量。2）對每一產(chǎn)量，根據(jù)地層流入動態(tài)方法計算井底壓力，繪制流入曲線。3）計算流出曲線。對每一產(chǎn)量，進(jìn)行以下計算：（1）由井口向下直到泵排出口，根據(jù)垂直管兩相流方法確定泵排出壓力；（2）由泵特性曲線讀出每級壓頭；（3）假設(shè)各種級數(shù)，對每種級數(shù)計算泵吸入壓力；（4）由泵入口向下直到井底，根據(jù)垂直管兩相流方法計算井底壓力；(5）將流出曲線迭加在流入曲線上。4）讀出流入和流出曲線交點(diǎn)處泵吸入口壓力和產(chǎn)量。5）對不同級數(shù)下產(chǎn)量，由泵特性曲線確定泵的每級功率，計算總功率。6）繪制產(chǎn)量與功率的關(guān)系曲線。7）選擇合適的排量。排量必須在最佳泵效范圍內(nèi)，并經(jīng)濟(jì)可行

第一節(jié)電動潛油離心泵采油潛油電泵井節(jié)點(diǎn)分析方法步驟如下：1）假設(shè)一系列不同的產(chǎn)量。第二節(jié)水力泵采油一、水力活塞泵采油

水力泵系統(tǒng)是由地面動力泵將動力液增壓后經(jīng)油管或?qū)Ｓ猛ǖ辣萌刖?，?qū)動馬達(dá)做上下往復(fù)運(yùn)動，將高壓動力液傳至井下驅(qū)動換向閥，帶動井下柱塞泵抽油。第二節(jié)水力泵采油一、水力活塞泵采油水力泵系統(tǒng)是由組成：水力活塞泵井下機(jī)組井下管柱和井口地面流程：地面動力液罐、高壓柱塞泵組、高壓控制管匯、計量裝置和地面管線。特點(diǎn)：高油氣比、出砂、高凝油、含蠟、深井、斜井及水平井適應(yīng)性很強(qiáng)。組成：特點(diǎn)：高油氣比、出砂、高凝油、含蠟、深井、斜井及水平井1.動力液系統(tǒng)及動力液按系統(tǒng)管理井?dāng)?shù)分：單井系統(tǒng)和中心站多井系統(tǒng)。按動力液排出方式分：開式動力液系統(tǒng)：設(shè)備簡單、操作容易、動力液費(fèi)用高閉式動力液系統(tǒng)：設(shè)備復(fù)雜、操作麻煩、動力液成本低按動力液流動方向分正循環(huán)系統(tǒng)：動力液從油管注入、環(huán)空采出反循環(huán)系統(tǒng)：很少應(yīng)用（從未裝泵的通道注入，裝泵的油管通道產(chǎn)出）1)動力液系統(tǒng)1.動力液系統(tǒng)及動力液按系統(tǒng)管理井?dāng)?shù)分：單井系統(tǒng)和中心站多1.動力液系統(tǒng)及動力液2)動力液原油動力液：雜質(zhì)<10~15ppm，潤滑性好，成本低水基動力液：雜質(zhì)<15μm，防腐劑+潤滑劑，易腐蝕油田優(yōu)先選用原油作動力液（開式循環(huán)多井系統(tǒng)）當(dāng)原油粘度高或油井含水高時優(yōu)先用水基動力液（閉式）1.動力液系統(tǒng)及動力液2)動力液第二節(jié)水力泵采油開式系統(tǒng)閉式系統(tǒng)優(yōu)先選用原油做動力液的開式系統(tǒng)

目前，在油田推廣應(yīng)用中，應(yīng)優(yōu)先選用原油做動力液的開式循環(huán)多井集中泵站系統(tǒng)。在原油粘度較高或油井含水較高時，可選用水做動力液的閉式循環(huán)多井集中泵站系統(tǒng)。水力活塞泵采油系統(tǒng)在國內(nèi),勝利油田、華北油田、海洋石油總公司是較早采用水力活塞泵采油工藝的單位。第二節(jié)水力泵采油開式系統(tǒng)閉式系統(tǒng)優(yōu)先選用目前，在油田推廣2.井下泵裝置類型按泵體的安裝方式分：自由式泵裝置和固定式泵裝置按完井方式分：套管式裝置和平行式裝置按動力液排出方式分：開式和閉式兩種按動力液流動方向分：正循環(huán)和反循環(huán)系統(tǒng)◆自由式泵裝置

在油管內(nèi)下部裝一個泵的井下總成，由一個密封泵座和多個密封腔組成，通過改變動力液的流向，可以自由地把井下泵下入井底采油或起出地面換泵和維修。

◆固定式泵裝置

將井下泵固定在油管底部，隨油管一起下入井中。泵的外徑不受油管內(nèi)徑的限制，它主要用于高產(chǎn)井，換泵需要進(jìn)行取下油管作業(yè)2.井下泵裝置類型按泵體的安裝方式分：自由式泵裝置和固定式固定式整個泵隨油管下入井內(nèi)，優(yōu)點(diǎn)是在相同尺寸的套管情況下，比其他類型泵的泵徑大、排量大，缺點(diǎn)是起泵必須起油管。插入式泵工作筒隨大直徑油管下入井內(nèi)，而沉沒泵機(jī)組則用小直徑油管下入，插到泵工作筒內(nèi)。投入式優(yōu)點(diǎn)是起下泵方便，不用上作業(yè)隊(duì)，節(jié)省修井作業(yè)費(fèi)用；缺點(diǎn)是泵徑受到限制，排量較小。固定式整個泵隨油管下入井內(nèi)，優(yōu)點(diǎn)是在相同尺寸的套管情況下，比根據(jù)井下泵液馬達(dá)與抽油泵端的數(shù)目不同，又可分為雙液馬達(dá)泵和雙泵端泵。雙液馬達(dá)泵可增大揚(yáng)程，雙泵端泵可增大排量。最常用的有如下三種，即：開式循環(huán)單管封隔器投入式水力活塞泵、閉式循環(huán)單管封隔器投入式水力活塞泵、開式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵。投入式泵也叫自由泵，(c-e)即泵隨油管下入井內(nèi)，由封隔器把井筒上、下分隔，沉沒泵在油管內(nèi)液力作用下起下。表示了最簡單的投入式泵油井裝置，即開式循環(huán)單管封隔器投入式水力活塞泵油井裝置的基本組成和工作原理。投入式泵油井裝置基本由以下部分組成：井口捕捉器、井口四通閥、中心油管、沉沒機(jī)組、泵筒、固定閥和封隔器等。封隔器把套管分為上、下兩個空間，中心油管又把封隔器上部空間分為兩個通道。(e)在中心油管旁多了一根小直徑的旁通管，它直通泵筒上的乏動力液排出孔，因此乏動力液就不再和產(chǎn)出液混合而直接從此旁通管排出地面經(jīng)少許處理后又進(jìn)入地面泵反復(fù)使用，而產(chǎn)出液則從油套管環(huán)形空間返出，使原油處理量減少了一半。所以，閉式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵的運(yùn)行成本最低，可以選用優(yōu)質(zhì)動力液或水基動力液。但是增加了地面上的乏動力液管線和井內(nèi)管柱的側(cè)管，鋼材消耗較多，作業(yè)費(fèi)用也較高。(d)為開式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵，側(cè)管接通封隔器下部的油套管環(huán)形空間，通過此管把聚集在封隔器下部油套管環(huán)形空間的氣體排出。由于沒有乏動力液的專用通道，所以乏動力液仍必須和產(chǎn)出液混合后從油套管環(huán)形空間排出。此種泵主要用于油井含氣較高的情況。根據(jù)井下泵液馬達(dá)與抽油泵端的數(shù)目不同，又可分為雙液馬達(dá)泵和雙二、水力活塞泵的結(jié)構(gòu)(1)柱塞泵：將液馬達(dá)傳遞給他的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓能，用來提高油層的產(chǎn)出液的壓能，常用往復(fù)式柱塞泵。(2)液馬達(dá)：將動力液的壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能帶動泵工作，常用往復(fù)式液馬達(dá)。(3)主控制滑閥：利用液壓差動原理控制液馬達(dá)和泵柱塞做往復(fù)運(yùn)動的換向控制機(jī)構(gòu)。二、水力活塞泵的結(jié)構(gòu)(1)柱塞泵：將液馬達(dá)傳遞給他的機(jī)械能第二節(jié)水力泵采油

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)，使動力液高壓勢能為往復(fù)運(yùn)動的機(jī)械能。液馬達(dá)驅(qū)動泵，泵將機(jī)械能液體的靜壓，使產(chǎn)出流體采到地面。

1、水力活塞泵系統(tǒng)的工作原理：第二節(jié)水力泵采油高壓動力液經(jīng)動力液管柱注入井中高壓動力液從中心油管經(jīng)過通道a進(jìn)入液馬達(dá)下缸，作用在活塞下面的環(huán)形面積上。同時，高壓動力液還經(jīng)過通道b進(jìn)入腔室c，再由通道d進(jìn)入液馬達(dá)上缸，作用在液馬達(dá)活塞上面的全面積上。因此液馬達(dá)活塞上下兩面都作用有動力液的高壓，但由于它上面的面積大于下面的面積，所以上面的總壓力大于下面的總壓力，就是這個壓力差的作用下，液馬達(dá)進(jìn)行下沖程。由于液馬達(dá)活塞和泵活塞用一個活塞桿相連，前者的下沖程必然引起泵活塞的下沖程。此泵是和一般抽油泵結(jié)構(gòu)相同的單作用泵，因此，下沖程時固定法關(guān)閉，而游動閥打開，抽油泵排除下沖程中被吸入泵內(nèi)的油層產(chǎn)出液。隨著液馬達(dá)活塞的下沖程進(jìn)行，活塞桿繼續(xù)往下?；钊麠U實(shí)際上是一個輔助控制滑閥，在桿身的上部和下部開有控制槽e和f當(dāng)活塞接近下死點(diǎn)時，它的上部控制槽e接通了主控制閥上下端的腔室c和g使高壓動力液由控制槽e進(jìn)入主控制法下端腔室g，由于主控制閥的上端面積小于下斷面的面積，在同樣的高壓動力液下，下面的總壓力大于上面的總壓力。所以主動滑閥推向上死點(diǎn)。這是就開始進(jìn)行上沖程。下沖程高壓動力液從中心油管經(jīng)過通道a進(jìn)入液馬達(dá)下缸，作用在活塞下面高壓液繼續(xù)從中心管通道a進(jìn)入液馬達(dá)下缸，由于主控制閥位于上死點(diǎn)，b處堵塞，使得高壓液無法通過d進(jìn)入液馬達(dá)上缸，這時，液馬達(dá)上缸經(jīng)過通道d、主控制閥中部的環(huán)形空間h和抽取的油層產(chǎn)出液相溝通。因此，液馬達(dá)的上缸充滿低壓油層產(chǎn)出液，而下缸仍然有高壓動力液。在此壓力差作用下，液馬達(dá)的活塞進(jìn)行上沖程。上缸中工作過的乏廢動力液和抽取的油層產(chǎn)出也相混合后，提升到地面。上沖程時，固定閥打開，而游動閥關(guān)閉，進(jìn)行吸油過程。隨著液馬達(dá)活塞上沖程的進(jìn)行，活塞桿繼續(xù)往上，當(dāng)活塞接近上死點(diǎn)時，它下部的控制槽f是主控制滑閥的下腔室和抽取的原油相溝通。這時，在主控制滑閥上端面作用有高壓動力，下端面作用的是低壓的油層產(chǎn)出液。在這個壓力差的作用下，主控制滑閥就往下運(yùn)動到下死點(diǎn)。這樣，就使液馬達(dá)重新開始轉(zhuǎn)入下沖程。上沖程高壓液繼續(xù)從中心管通道a進(jìn)入液馬達(dá)下缸，由于主控制閥位于上死2.水力活塞泵的力平衡PwfFpPfPdPnPd有效橫截面面積上沖程壓力下沖程壓力AerPnPnAep－AerPdPnAep－AerPnPdApp－AprPdPsApp－AprPsPdAprPnPn馬達(dá)泵連桿Pn：動力液壓力Pd：泵排出壓力Ps：泵吸入壓力雙作用泵下沖程的受力分析2.水力活塞泵的力平衡PwfFpPfPdPnPd有效橫截面二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計●選擇水力活塞泵基本原則：第一：必須滿足排量要求，與油井的產(chǎn)能協(xié)調(diào)；第二：必須使泵產(chǎn)生足夠的舉升壓力并保持所需的井口剩余壓力。因此油藏流入動態(tài)特性資料要求準(zhǔn)確可靠

。二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計●選擇水力活塞泵基本原則：●設(shè)計內(nèi)容：確定系統(tǒng)類型：開式、閉式；決定油井氣體全部泵出，還是放氣；選擇合適的井下裝置(套管型單管投入式)；決定多井泵站還是單井系統(tǒng)；系統(tǒng)工作參數(shù)確定(給定產(chǎn)量、確定泵掛、選泵、動力液排量、注入壓力、功率、地面系統(tǒng)選擇)；選擇地面泵；設(shè)計動力液系統(tǒng)。二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計●設(shè)計內(nèi)容：二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計PwfFpPfPdPnPd動力液QnPso混合液Pwh●設(shè)計步驟(1)由IPR、產(chǎn)量QLPwf(2)從井底算井筒壓力分布，由泵充滿程度要求確定泵吸入口壓力Ps,并確定下泵深度Lp。(3)根據(jù)Ps計算最大體積效率vmax

，決定是否放氣(4)計算(P/E)max=2438/Lp(5)計算泵的額定排量Qpr(4-15)(6)選泵要求P/E<(P/E)max，滿足額定Qpr泵型號:SHB350/20泵額定排量Qpr:500m3/d沖程：1.65m馬達(dá)額定排量Qer:444.2m3/d額定沖數(shù)nmax:40min-1

壓力比P/E:1.15二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計PwfFpPfPdPnPd動二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計●設(shè)計步驟(7)計算馬達(dá)或泵的實(shí)際沖數(shù)；(8)計算動力液的排量；(9)由井口Pwh、Lp、Qn+QL計算排出壓力Pd(10)計算井下泵系統(tǒng)摩阻損失Pfr(式4-30)(11)計算動力液入口壓力Pn(12)計算地面泵注入壓力Pso=Pn-gnLp+Pfn<額定值(13)計算地面泵功率(14)根據(jù)地面泵功率、排量、壓力選柱塞泵型號。(15)計算系統(tǒng)功率和舉升效率。PwfFpPfPdPnPd動力液QnPso混合液Pwh二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計●設(shè)計步驟PwfFpPfPd

決定開式或閉式系統(tǒng)決定是否放氣選擇合適的井下裝置系統(tǒng)工況參數(shù)確定決定建設(shè)泵站還是單井系統(tǒng)選擇地面泵組設(shè)計動力液系統(tǒng)

二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計投入（自由）式泵：泵工作筒隨油管下至井底，沉沒泵機(jī)組則從油管中投入。固定式泵：整個泵隨油管下入井內(nèi)。插入式泵：泵工作筒隨大直徑油管下入井內(nèi)，而沉沒泵機(jī)組則用小直徑油管下入，插到泵工作筒內(nèi)。最常用的是投入式泵第二節(jié)水力泵采油決定開式或閉式系統(tǒng)二.水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計投入（自三、水力射流泵采油地面部分和水力活塞泵開式采油系統(tǒng)相同。

●水力射流泵簡稱射流泵，是一種特殊的水力泵。它是利用射流原理將注入井內(nèi)的高壓動力液的能量傳遞給井下產(chǎn)液的無桿水力采油裝置?！裆淞鞅镁聼o運(yùn)動部件，對于高溫深井、高產(chǎn)井、含砂、含腐蝕性介質(zhì)、稠油以及高氣液比油井條件具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。三、水力射流泵采油●水力射流泵簡稱射流泵，是一種特殊的水力泵三、水力射流泵采油第二節(jié)水力泵采油1.射流泵的結(jié)構(gòu)噴嘴：將動力液高壓勢能轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚賱幽芎砉埽焊咚賱恿σ汉偷退佼a(chǎn)液混合，進(jìn)行動量交換擴(kuò)散管：將動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴耗?/p>

三、水力射流泵采油第二節(jié)水力泵采油1.射流泵的結(jié)構(gòu)噴2.射流泵工作原理

射流泵是通過兩種流體之間的動量交換實(shí)現(xiàn)能量傳遞。

射流泵通過噴嘴將動力液高壓勢能轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚賱幽?，在喉管?nèi)高速動力液和低速產(chǎn)液混合，進(jìn)行動量交換，然后通過擴(kuò)散管將動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴耗埽够旌衔锊沙龅孛?。射流泵具有以下?yōu)點(diǎn)：（1）沒有運(yùn)動部件，適合于處理腐蝕和含砂流體；（2）結(jié)構(gòu)緊湊，適用于傾斜、水平井；（3）自由投撈作業(yè)，維護(hù)費(fèi)用低；（4）產(chǎn)量