4-2水力活塞泵采油幻燈片

第二節(jié)水力活塞泵采油HydraulicPistonPumping第二節(jié)水力活塞泵采油一、抽油裝置JetPumpsSystem液馬達高壓泵機組井下管柱結構井口高壓控制管匯計量裝置動力液處理裝置地面管線抽油泵滑閥控制機構系統(tǒng)組成油井裝置地面流程水力活塞泵井下機組高壓泵機組高壓控制管匯計量裝置動力液處理裝置地面管線井口裝置滑閥控制機構液馬達下沖程上沖程液馬達主控滑閥活塞桿抽油泵開式水力活塞泵采油系統(tǒng)閉式水力活塞泵采油系統(tǒng)適應條件主要缺點：油層深度與排量范圍大；含蠟；稠油；井斜。(1)機組結構復雜，加工精度要求高；(2)地面流程大，投資高(規(guī)模效益)；一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理(2)按動力液循環(huán)分類(3)按動力液性質分類水力活塞泵采油系統(tǒng)類型分類：(1)按系統(tǒng)井數(shù)分類動力液不與產(chǎn)出液混合。動力液與產(chǎn)出液混合。單井流程系統(tǒng)；多井集中泵站系統(tǒng)；大型集中泵站系統(tǒng)。閉式循環(huán)方式：開式循環(huán)方式：原油動力液水力活塞泵采油系統(tǒng)水基動力液水力活塞泵采油系統(tǒng)一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理(4)按井下泵的安裝方式分類固定式安裝：整個泵隨油管下入井內，優(yōu)點是泵徑大、排量大，缺點是起泵必須起油管。插入式安裝：泵工作筒隨大直徑油管下入井內，而沉沒泵機組則用小直徑油管下入，插到泵工作筒內。投入式安裝：又分單管封隔式和平行管柱式，泵工作筒隨油管下至井底，沉沒泵機組則從油管中投入，使用液力下泵和起泵，優(yōu)點是起下泵方便，缺點是泵徑受到限制，排量較小。一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理最常用的三種水力活塞泵抽油裝置(1)開式循環(huán)單管封隔器投入式水力活塞泵采油系統(tǒng)；一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理12(2)閉式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵采油系統(tǒng)；平行旁通管為廢動力液的流道。一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理(3)開式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵采油系統(tǒng)。

平行管通到封隔器下部，以排放封隔器下部聚集的氣體。一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理14

開式水力活塞泵采油系統(tǒng)

閉式水力活塞泵采油系統(tǒng)一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理15二、水力活塞泵井下機組(1)液馬達：將動力液的壓能轉換為機械能帶動泵工作。(2)泵：將液馬達傳遞給它的機械能轉換成液體的壓能，用來提高油層產(chǎn)出液的壓能。(3)主控滑閥：利用液壓差動原理控制液馬達和泵柱塞做往復運動的換向控制機構。16單作用泵工作原理示意圖19第三節(jié)水力活塞泵采油一、水力活塞泵采油系統(tǒng)組成和類型

水力泵系統(tǒng)是由地面動力泵將動力液增壓后經(jīng)油管或專用通道泵入井下，驅動馬達做上下往復運動，將高壓動力液傳至井下驅動換向閥，帶動井下柱塞泵抽油。20組成：水力活塞泵井下機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：高油氣比、出砂、高凝油、含蠟、深井、斜井及水平井適應性很強。第三節(jié)水力活塞泵采油211.動力液系統(tǒng)及動力液第三節(jié)水力活塞泵采油按系統(tǒng)管理井數(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)：設備簡單、操作容易、動力液費用高閉式動力液系統(tǒng)：設備復雜、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)221.動力液系統(tǒng)及動力液第三節(jié)水力活塞泵采油2)動力液原油動力液：雜質<10~15ppm，潤滑性好，成本低水基動力液：雜質<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)）當原油粘度高或油井含水高時優(yōu)先用水基動力液（閉式）23第三節(jié)水力活塞泵采油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。

24第三節(jié)水力活塞泵采油2.井下泵裝置類型◆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徑的限制，它主要用于高產(chǎn)井，換泵需要進行取下油管作業(yè)25

井下水力活塞泵由馬達和泵通過空心活塞桿相連組成，馬達和泵可以有一個到多個，泵可以是單作用的也可以是雙作用的。單作用泵：僅上沖程或下沖程向地面排液雙作用泵：上沖程和下沖程都向地面排液。第三節(jié)水力活塞泵采油二、水力活塞泵的結構26第三節(jié)水力活塞泵采油二、水力活塞泵的結構(1)柱塞泵：將液馬達傳遞給他的機械能轉換為液體的壓能，用來提高油層的產(chǎn)出液的壓能，常用往復式柱塞泵。(2)液馬達：將動力液的壓能轉換為機械能帶動泵工作，常用往復式液馬達。27第三節(jié)水力活塞泵采油二、水力活塞泵的工作原理

高壓動力液經(jīng)動力液管柱注入井中，驅動水力活塞泵上的液馬達，使動力液高壓勢能為往復運動的機械能。液馬達驅動泵，泵將機械能液體的靜壓，使產(chǎn)出流體采到地面。

水力活塞泵系統(tǒng)的工作原理：28第三節(jié)水力活塞泵采油二、水力活塞泵設計計算

1.井下泵排量1)液馬達排量

液馬達實際排量等于動力液流量，液馬達有效排量是從液馬達排出口排出的動力液流量。液馬達實際排量應比液馬達額定排量小，一般在20％～80％之間較合理。液馬達實際排量為：Qn——動力液流量（即馬達實際排量），m3/d；ηe——液馬達效率（新液馬達效率高達0.95，磨損后可降到0.8，設計時一般取0.9）；Qer——馬達額定排量，m3/d；n/nmax——液馬達速度比（可取0.8）292)泵的排量第三節(jié)水力活塞泵采油二、水力活塞泵設計計算

1.井下泵排量

泵的有效排量是在吸入條件下泵排出地層流體的總體積流量。泵的最大容積效率：(1)泵的有效排量30(2)泵的實際排量第三節(jié)水力活塞泵采油二、水力活塞泵設計計算

1.井下泵排量2)泵的排量

泵的實際排量是在吸入條件下，實際通過泵的地層流體的體積流量。泵的實際排量與泵的漏失和氣體干擾有關，液體要通過配合間隙漏失，氣體干擾使泵的有效沖程降低或造成間歇氣鎖，目前不能定量描述這種影響，因此把它歸為漏失損失，可以采用漏失效率描述這種影響。31(3)泵的額定排量第三節(jié)水力活塞泵采油二、水力活塞泵設計計算

1.井下泵排量2)泵的排量

泵的額定排量是在吸入條件和泵的額定轉速下的實際排量。泵的額定排量由下式計算:322.水力活塞泵的力平衡第三節(jié)水力活塞泵采油1)力平衡方程開式系統(tǒng)雙作用泵下沖程的受力分析圖4-26

向下的力為向上的力為動力液壓力壓力比：P/E>1,淺井，產(chǎn)量高；P/E<1，深井，揚程高33PwfFpPfPdPnPd有效橫截面面積上沖程壓力下沖程壓力AerPnPnAep－AerPdPnAep－AerPnPdApp－AprPdPsApp－AprPsPdAprPnPn馬達泵連桿Pn：動力液壓力Pd：泵排出壓力Ps：泵吸入壓力第三節(jié)水力活塞泵采油雙作用泵下沖程的受力分析342)摩阻損失

包括水力摩阻損失和機械摩擦損失兩類，水力摩阻損失占絕大部分。

2.水力活塞泵的力平衡第三節(jié)水力活塞泵采油摩阻損失的經(jīng)驗公式3)初選P/E(壓力比)估計最大P/E的經(jīng)驗公式353.水力活塞泵系統(tǒng)設計(實例見153頁)第三節(jié)水力活塞泵采油●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；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)特性資料要求準確可靠

。363.水力活塞泵系統(tǒng)設計(實例見153頁)第三節(jié)水力活塞泵采油●設計內容：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；設計動力液系統(tǒng)。37PwfFpPfPdPnPdLp動力液QnPso混合液Pwh●設計步驟(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馬達額定排量Qer:444.2m3/d額定沖數(shù)nmax:40min-1

壓力比P/E:1.15第三節(jié)水力活塞泵采油3.水力活塞泵系統(tǒng)設計(舉例見153頁)38PwfFpPfPdPnPd動力液QnPso混合液Pwh●設計步驟(7)計算馬達或泵的實際沖數(shù)；(8)計算動力液的排量(4-24)；(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。第三節(jié)水力活塞泵采油3.水力活塞泵系統(tǒng)設計(舉例見153頁)第三節(jié)水力射流泵采油一、抽油裝置系統(tǒng)組成油井裝置地面流程高壓泵機組高壓控制管匯計量裝置動力液處理裝置地面管線井下器具管柱結構井口射流泵優(yōu)點：(1)沒有運動部件，結構緊湊，泵排量范圍大(2)由于可利用動力液的熱力及化學特性，適用于高凝油、稠油、高含蠟油井。水力射流泵舉升原理(3)對定向井、水平井和海上叢式井的舉升有良好的適應性。二、工作原理動力液地面加壓；油管或專用動力液管輸送；動力液被傳至井下噴嘴；通過噴嘴將壓能轉換動能；嘴后形成低壓區(qū)；動力液與油層產(chǎn)出液在喉管中混合；經(jīng)擴散管動能轉換成壓能；混合液的壓力提高后被舉升到地面。水力射流泵排量、揚程取決于噴嘴面積與喉管面積的比值R。通過注入井內的高壓動力液的能量傳遞給井下油層產(chǎn)出液。第四節(jié)人工舉升方式適應性對比1.選擇人工舉升方法應考慮的因素1)油藏的驅動類型2)油藏流體的性質3)油井的完井狀況及生產(chǎn)動態(tài)（完井方式、開采層系、井筒尺寸、不同開發(fā)階段的產(chǎn)量、含水率、流壓與產(chǎn)液的關系等）。4)油井生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題（出砂、結蠟、腐蝕、結垢）5)油井所處的地面環(huán)境（海上、市區(qū)、農(nóng)村及邊遠山區(qū)）6)油田開發(fā)中，后期的開采方式如注水、注氣、注聚合物、注蒸氣及其它化學驅。7)各種采油方法的經(jīng)濟效果氣舉：適用于出砂井、氣液比高的井、大斜度井、海上采油井。特別適用于有高壓氣可供利用的油井。日排液最高可達7950m3，舉升高度可達3658m。2.各種人工舉升方法適應性對比抽油機有桿泵：不適用于海上采油及小井眼、深井采油。對于出砂、高氣油比、結蠟或腐蝕性嚴重的井都會降低容積效率和使用壽命。日排液最高可達410m3，舉升高度可達4420m。地面驅動螺桿泵：適用于低產(chǎn)淺井、高氣油比油井、出砂井、粘度不是過高的油井。對砂、氣不敏感。日排液最