石油鉆采機(jī)械第八章無桿采油設(shè)備

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1、2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 第 八 章 無 桿 采 油 設(shè) 備石油鉆采機(jī)械一 、 水 力 活 塞 泵 采 油二 、 電 動(dòng) 潛 油 離 心 泵 采 油三 、 射 流 泵 采 油 簡 介四 、 螺 桿 泵 采 油 簡 介 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 第 一 節(jié) 水 力 活 塞 泵 采 油 （ Hydraulic Pumping） 水 力 活 塞 泵 是 一 種 液 壓 傳 動(dòng) 的 無 桿 抽 油 設(shè) 備 ,由 緊 密 組 合 成 一體 的 馬 達(dá) 和 泵 組 成 。 實(shí) 際 上 水 力 活 塞 泵 就 相 當(dāng) 于 把 液 壓 抽 油 機(jī) 的驅(qū) 動(dòng) 油 缸 和 換

2、向 閥 移 到 井 下 和 抽 油 泵 一 起 連 接 ， 取 消 了 抽 油 桿 。地 面 動(dòng) 力 泵 通 過 油 管 將 高 壓 動(dòng) 力 液 送 動(dòng) 力 液 經(jīng) 管 柱 泵 入 井 內(nèi) 驅(qū) 動(dòng)油 缸 和 換 向 閥 ， 驅(qū) 動(dòng) 井 下 馬 達(dá) 從 而 帶 動(dòng) 抽 油 泵 抽 油 工 作 ， 而 乏 動(dòng)力 液 和 油 井 采 出 液 則 由 生 產(chǎn) 管 柱 返 出 地 面 。 所 依 據(jù) 的 基 本 原 理 就是 帕 斯 卡 定 律 。 應(yīng) 用 ： 稠 油 井 和 高 含 蠟 井 、 深 井 和 定 向 井 ， 且 效 率 較 高 。 表 示 ： 見 課 本 P332。無桿采油水力活塞泵 2

3、021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 1、 系 統(tǒng) 組 成 井 下 部 分 : 水 力 活 塞 泵 的 主 要 機(jī) 組 ， 它由 液 動(dòng) 機(jī) 、 水 力 活 塞 泵 和 滑 閥 控 制 機(jī) 構(gòu)三 個(gè) 部 件 組 成 ， 起 著 抽 油 的 主 要 作 用 ； 地 面 部 分 : 地 面 動(dòng) 力 泵 、 各 種 控 制閥 及 動(dòng) 力 液 處 理 設(shè) 備 等 組 成 ， 起 著 供 給和 處 理 動(dòng) 力 液 的 作 用 ； 中 間 部 分 : 中 心 動(dòng) 力 油 管 以 及 供 原油 和 工 作 過 的 乏 動(dòng) 力 液 一 起 返 回 到 地 面的 專 門 通 道 。一 、 系 統(tǒng) 組 成 及

4、 泵 的 工 作 原 理無桿采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 2、 工 作 過 程無桿采油水力活塞泵 動(dòng) 力 液 加 壓 后沿 中 心 油 管 帶 動(dòng)從 而 抽 油 流 入動(dòng) 力 液 過 濾 后 經(jīng) 排 除 管 線 和 井 口 四 通井 下 液 動(dòng) 機(jī) 抽 油 機(jī) 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng)乏 動(dòng) 力 液 和 原 油 從 油 管 與 動(dòng) 力 液 管 環(huán) 空 返 地 面井 口 四 通 分 離 器 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 1、 基 本 結(jié) 構(gòu) （ 以 差 動(dòng) 式 單 作 用 水 力 活 塞 泵 為 例 工 作 原 理 ： ）二 . 泵 的 工 作 原 理無桿采油水

5、力活塞泵1、 液 動(dòng) 機(jī) 活 塞 ；2、 活 塞 桿 ；3、 主 控 制 滑 閥 ；4、 水 力 活 塞 泵 活 塞 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 （ 1） 下 沖 程 主 控 滑 閥 位 于 下 死 點(diǎn) 。 高 壓 動(dòng) 力 液 從 中 心 油管 經(jīng) 過 通 道 a進(jìn) 入 液 動(dòng) 機(jī) 的 下 缸 ， 作 用 在 活 塞 的 環(huán)形 端 面 上 ； 同 時(shí) ， 高 壓 動(dòng) 力 液 經(jīng) 過 通 道 b進(jìn) 入 腔 室c， 再 由 通 道 d進(jìn) 入 液 動(dòng) 機(jī) 上 缸 ， 作 用 在 活 塞 上 端面 上 。 由 于 活 塞 上 、 下 兩 端 作 用 面 積 不 同 而 產(chǎn) 生壓 差 ，

6、 使 液 動(dòng) 機(jī) 帶 動(dòng) 泵 柱 塞 向 下 運(yùn) 動(dòng) 。 活 塞 桿 實(shí)際 上 是 一 個(gè) 輔 助 控 制 滑 閥 ， 在 桿 身 的 上 、 下 部 開有 控 制 槽 e和 f。 當(dāng) 活 塞 桿 接 近 下 死 點(diǎn) 時(shí) ， 上 部 控制 槽 e溝 通 了 主 控 滑 閥 上 、 下 端 的 腔 室 c和 g， 使 高壓 動(dòng) 力 液 由 控 制 槽 e進(jìn) 入 主 控 滑 閥 的 下 端 腔 室 g。因 主 控 滑 閥 下 端 面 的 面 積 大 于 上 端 面 的 面 積 ， 在高 壓 動(dòng) 力 液 作 用 下 便 產(chǎn) 生 壓 差 ， 使 主 控 滑 閥 推 向上 死 點(diǎn) ， 從 而 完 成 下

7、 沖 程 。無桿采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 如 圖 (b)， 主 控 滑 閥 位 于 上 死 點(diǎn) 。 高 壓動(dòng) 力 液 從 中 心 油 管 經(jīng) 過 通 道 a進(jìn) 入 液 動(dòng) 機(jī) 下 缸 。由 于 主 控 滑 閥 堵 塞 了 通 道 b， 使 高 壓 動(dòng) 力 液 不能 進(jìn) 入 液 動(dòng) 機(jī) 的 上 缸 。 液 動(dòng) 機(jī) 上 缸 通 過 通 道 d、主 控 滑 閥 中 部 的 環(huán) 形 空 間 h與 抽 取 的 原 油 相 溝通 。 在 液 動(dòng) 機(jī) 上 、 下 缸 的 壓 差 作 用 下 ， 液 動(dòng) 機(jī)活 塞 帶 動(dòng) 泵 的 柱 塞 向 上 運(yùn) 動(dòng) 。 上 缸 中 工 作

8、 過 的乏 動(dòng) 力 液 和 抽 取 的 原 油 混 合 后 舉 升 到 地 面 。 當(dāng)活 塞 桿 接 近 上 死 點(diǎn) 時(shí) ， 下 部 控 制 槽 f使 主 控 滑閥 的 下 腔 室 和 抽 取 的 原 油 相 溝 通 ， 主 控 滑 閥 便被 推 向 下 死 點(diǎn) ， 液 動(dòng) 機(jī) 重 新 開 始 轉(zhuǎn) 入 下 沖 程 ，上 沖 程 便 結(jié) 束 。(2) 上 沖 程無桿采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 差 動(dòng) 式 單 作 用 水 力 活 塞 泵 的 優(yōu) 缺 點(diǎn) :優(yōu) 點(diǎn) : 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 并 可 以 自 由 式 安 裝 。缺 點(diǎn) : 直 徑 一 定 時(shí) 排 量 較 小

9、 以 及 在 工 作 中 壓 力 不 平 衡 。無桿采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 2、 雙 作 用 水 力 活 塞 泵上 沖 程 ： 主 滑 閥 位 于 下 死 點(diǎn) ， 動(dòng) 力 液 經(jīng) 通 道 17、 8進(jìn) 入 上 液 缸 的 下 腔 ， 推 動(dòng) 活 塞 向 上 運(yùn) 行 ， 上 液 缸 活塞 上 端 原 油 經(jīng) 上 排 出 閥 排 出 ， 井 底 原 油 經(jīng) 固 定 閥 、下 吸 入 閥 進(jìn) 入 下 液 缸 下 腔 ； 下 液 缸 活 塞 上 腔 乏 動(dòng) 力液 經(jīng) 22、 19和 20排 到 油 、 套 管 環(huán) 空 ； 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備

10、當(dāng) 活 塞 組 運(yùn) 行 到 上 死 點(diǎn) 時(shí) ， 高 壓 動(dòng) 力 液 通 過 活 塞 桿 下 部 的 控制 槽 23和 孔 11作 用 到 主 滑 閥 的 下 端 ， 由 于 下 端 面 積 大 于 上 端 ，主 滑 閥 在 高 壓 動(dòng) 力 液 的 作 用 下 上 移 到 上 死 點(diǎn) 開 始 下 沖 程 。下 沖 程 ： 主 滑 閥 位 于 上 死 點(diǎn) ， 動(dòng) 力 液 經(jīng) 通 道 17、 主 滑 閥 和 活 塞桿 的 環(huán) 空 間 隙 、 孔 21以 及 通 道 22進(jìn) 入 下 液 缸 的 上 腔 ， 推 動(dòng) 活 塞向 下 運(yùn) 行 ， 下 液 缸 下 腔 原 油 經(jīng) 排 出 閥 排 出 ， 同 時(shí)

11、 上 液 缸 活 塞 下端 閥 動(dòng) 力 液 通 過 通 道 8、 主 滑 閥 外 表 面 中 間 的 空 間 以 及 孔 19、 20排 出 到 油 、 套 管 環(huán) 空 ， 原 油 通 過 上 吸 入 閥 進(jìn) 入 上 液 缸 上 端 。 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 水 力 活 塞 泵 的 安 裝方 式 可 分 為 固 定 插 入 式 、套 管 固 定 式 、 平 行 自 由式 和 套 管 自 由 式 四 種 。如 圖 11 13所 示 。三 、 水 力 活 塞 泵 的 安 裝 方 式無桿采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 水 力 活 塞 泵 的 井 下

12、機(jī) 組 隨 動(dòng) 力 油 管從 油 管 中 下 入 井 底 ， 動(dòng) 力 液 從 直 徑 較 小的 動(dòng) 力 油 管 中 注 入 井 下 機(jī) 組 ， 原 油 和 乏動(dòng) 力 液 從 動(dòng) 力 油 管 和 油 管 之 間 的 環(huán) 形 空間 返 回 地 面 ， 所 有 自 由 氣 都 從 油 管 和 套管 的 環(huán) 形 空 間 導(dǎo) 出 ， 如 （ a） 所 示 。1. 固 定 插 入 式無桿采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 2. 套 管 固 定 式 水 力 活 塞 泵 井 下 機(jī) 組 隨 動(dòng) 力 油 管 下 入井 底 ， 并 固 定 在 一 個(gè) 套 管 封 隔 器 上 ， 動(dòng) 力液

13、從 動(dòng) 力 油 管 送 入 井 下 機(jī) 組 ， 原 油 和 乏 動(dòng)力 液 從 動(dòng) 力 油 、 套 管 的 環(huán) 形 空 間 返 回 地 面 ，所 有 的 自 由 氣 須 經(jīng) 水 力 活 塞 泵 井 下 機(jī) 組 導(dǎo)出 ， 如 圖 11 13(b) 所 示 。 無桿采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 3. 平 行 自 由 式 平 行 自 由 式 安 裝 方 式 有 兩 個(gè) 平 行管 柱 。 水 力 活 塞 泵 井 下 機(jī) 組 從 大 直 徑管 柱 中 下 入 井 底 ， 并 在 一 個(gè) 固 定 閥 座上 形 成 密 封 ， 同 時(shí) 上 部 也 進(jìn) 入 油 管 內(nèi)壁 的 一 個(gè)

14、 專 用 環(huán) 箍 處 形 成 密 封 。 原 油和 乏 動(dòng) 力 液 從 小 直 徑 管 柱 中 排 到 地 面 ，自 由 氣 不 進(jìn) 泵 而 從 套 管 中 直 接 導(dǎo) 出 ，如 圖 11 13(c) 所 示 。無桿采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 4. 套 管 自 由 式 套 管 自 由 式 只 需 一 根 管 柱 下 到 一 個(gè)套 管 封 隔 器 上 ， 井 下 機(jī) 組 從 管 柱 中 下 至井 底 并 在 一 個(gè) 固 定 閥 座 上 座 封 ， 同 時(shí) 上部 也 進(jìn) 入 油 管 內(nèi) 壁 的 一 個(gè) 專 用 環(huán) 箍 處 形成 密 封 。 動(dòng) 力 液 從 管 柱 中

15、 進(jìn) 入 井 底 ， 原油 及 乏 動(dòng) 力 液 從 套 管 中 排 到 地 面 ， 自 由氣 必 須 從 水 力 活 塞 泵 井 下 機(jī) 組 導(dǎo) 出 ， 如圖 11 13(d)所 示 。無桿采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 固 定 式 泵 :如 果 將 泵 連 接 到 動(dòng) 力 液 油 管 上 并 同 油 管 一 起 下 放 到 井 中 。 自 由 式 泵 :如 果 將 泵 放 置 到 動(dòng) 力 液 油 管 內(nèi) ， 并 且 該 泵 可 以 自 如 地 循 環(huán) 到 井底 ， 而 再 返 回 到 地 面 。 區(qū) 別 :自 由 式 泵 的 尺 寸 受 動(dòng) 力 液 油 管 尺 寸

16、 限 制 。 固 定 式 泵 ， 只 要 與 套 管 內(nèi) 徑 配 合 得 當(dāng) ， 任 何 尺 寸 的 固 定 式 泵 都 能 與 油 管尺 寸 相 匹 配 。 兩 種 泵 即 可 以 是 閉 式 ， 也 可 以 是 開 式 系 統(tǒng) 。 閉 式 動(dòng) 力 液 系 統(tǒng) :地 面 及 井 下 動(dòng) 力 液 始 終 在 密 閉 導(dǎo) 管 中 ，不 與 采 出 液 相 混 ； 開 式 動(dòng) 力 液 系 統(tǒng) :動(dòng) 力 液 與 采 出 液 相 混 ， 而 作 為 混 合 動(dòng) 力液 返 回 到 地 面 。油 管 安 置 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 1） 閉 式 循 環(huán) 地 面 及 井 下 動(dòng) 力 液

17、始 終 在 密 閉導(dǎo) 管 中 ， 不 與 采 出 液 相 混 ； 閉 式 循環(huán) 系 統(tǒng) 比 開 式 循 環(huán) 系 統(tǒng) 需 多 要 一根 管 柱 ， 比 開 式 系 統(tǒng) 造 價(jià) 高 ， 這是 它 沒 有 被 廣 泛 采 用 的 原 因 ， 但由 于 該 系 統(tǒng) 的 動(dòng) 力 液 罐 比 較 小 ，適 用 于 市 區(qū) 和 海 上 平 臺(tái) 。 1、 動(dòng) 力 液 循 環(huán) 系 統(tǒng)閉 式 循 環(huán) 和 開 式 循 環(huán) 兩 種 。三 、 動(dòng) 力 液 循 環(huán) 系 統(tǒng) 及 動(dòng) 力 液無桿采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 2） 開 式 循 環(huán) 動(dòng) 力 液 與 采 出 液 相 混 ， 而 作 為

18、 混合 動(dòng) 力 液 返 回 到 地 面 。 開 式 循 環(huán) 系 統(tǒng) 只 需 兩 個(gè) 井 下 通 道 ：一 個(gè) 是 泵 入 動(dòng) 力 液 的 導(dǎo) 管 ； 另 一 個(gè)是 將 乏 動(dòng) 力 液 和 采 出 液 一 起 送 到 地面 的 導(dǎo) 管 。 可 以 采 用 兩 根 油 管 柱 ，也 可 以 采 用 一 根 管 柱 。 使 用 一 根 管柱 時(shí) ， 是 利 用 油 管 和 套 管 環(huán) 形 空 間作 為 另 一 個(gè) 通 道 。 簡 易 和 經(jīng) 濟(jì) 是 開式 系 統(tǒng) 的 重 要 特 點(diǎn) 。 無桿采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 油 動(dòng) 力 液 比 水 動(dòng) 力 液 性 能 好 ，

19、 但 不 利 于 安 全 、 生 態(tài) 和 環(huán) 境保 護(hù) 。 用 水 動(dòng) 力 液 ， 就 必 須 要 加 入 化 學(xué) 添 加 劑 以 改 善 水 的 某 些 性能 ， 將 造 成 生 產(chǎn) 成 本 提 高 ， 因 而 限 定 了 水 動(dòng) 力 液 只 能 在 閉 式 系統(tǒng) 中 使 用 。 開 式 系 統(tǒng) 可 用 油 動(dòng) 力 液 ， 但 由 于 動(dòng) 力 油 的 成 本 較 高 ， 并 且 運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí) 需 要 動(dòng) 力 液 處 理 裝 置 ， 因 此 也 將 提 高 生 產(chǎn) 成 本 。2. 動(dòng) 力 液 (常 用 的 動(dòng) 力 液 有 水 和 油 )無桿采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備

20、 四 、 水 力 活 塞 泵 的 特 點(diǎn) 水 力 活 塞 泵 對 油 層 深 度 、 含 蠟 、 稠 油 、 斜 井 及 水 平 井 具 有 較 強(qiáng)的 適 應(yīng) 性 。 其 主 要 缺 點(diǎn) 是 機(jī) 組 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 加 工 精 度 要 求 高 ， 動(dòng) 力 液 計(jì)量 困 難 。1） 泵 排 量 范 圍 較 大 （ 16-1600m3/d） ；2） 可 用 于 斜 井 ；3） 便 于 加 化 學(xué) 劑 ；4） 適 宜 抽 重 質(zhì) 油 ；5） 可 用 于 單 井 或 多 井 ；6） 可 在 溫 度 相 對 較 高 的 井 內(nèi) 工 作無桿采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 項(xiàng)

21、 目 適 用 性 應(yīng) 用 范 圍 或 工 藝 條 件舉 升 高 度 強(qiáng) 不 受 限 制產(chǎn) 液 量 范 圍 寬 140mm（ 51/ 2i n） 套 管 油 井 可 達(dá) 320m3/d以 上 ， 178mm（ 7in） 套 管 油 井 可 達(dá) 640m3/d以 上高 氣 液 化 有 條 件 適 應(yīng) 氣 體 經(jīng) 單 獨(dú) 通 道 返 出 時(shí) 不 受 限 制 ； 氣 體 經(jīng) 泵 采 出 時(shí) ，震 保 證 沉 沒 度井 斜 或 彎 曲 強(qiáng) 不 受 限 制結(jié) 垢 較 強(qiáng) 動(dòng) 力 液 攜 帶 防 垢 劑 ， 或 使 用 磁 防 垢 器出 砂 差 動(dòng) 力 液 含 砂 0.01%高 凝 油 井 強(qiáng) 動(dòng) 力 液

22、流 量 ， 溫 度 須 保 證 稠 油 井 較 強(qiáng) 動(dòng) 力 液 須 用 稀 原 油 或 水 基 動(dòng) 力 液 ， 并 保 證 其 流 量 、溫 度腐 蝕 較 強(qiáng) 須 用 動(dòng) 力 液 攜 帶 緩 蝕 劑分 層 開 采 強(qiáng) 使 用 分 層 開 采 的 泵 及 管 柱 五 、 水 力 活 塞 泵 應(yīng) 用 范 圍 及 工 藝 條 件 無桿采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 2、 組 成井 下 部 分 ： 由 工 作 筒 、 滑 閥 、 拉 桿 、 排 出 筒 、 吸 入 閥 、 固 定 閥 、 換 向 槽 、封 隔 器 等 組 成 ， 起 抽 油 的 主 要 作 用地 面 部 分

23、 ： 包 括 地 面 動(dòng) 力 泵 、 各 種 控 制 閥 及 動(dòng) 力 液 處 理 設(shè) 備 ， 擔(dān) 負(fù) 提 供動(dòng) 力 的 任 務(wù)中 間 部 分 ： 動(dòng) 力 液 由 地 面 井 下 機(jī) 組 的 中 心 油 管 ， 乏 動(dòng) 力 液 和 產(chǎn) 出 液 排至 地 面 的 專 門 通 道 。 無桿采油水力活塞泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 潛 油 電 泵 全 稱 為 電 動(dòng) 潛 油 離 心 泵 ， 簡 稱 電 泵 ， 是 重 要 的機(jī) 械 采 油 方 法 。 電 動(dòng) 潛 油 離 心 泵 裝 置 可 以 在 較 深 的 不 同 狀 況的 油 井 中 大 量 的 提 取 原 油 ， 其 流 量

24、范 圍 為 31.8 9539.3m3/d，最 大 下 泵 深 度 可 達(dá) 4500m， 油 水 比 范 圍 寬 ， 原 油 含 量 可 從 0 100%， 被 認(rèn) 為 是 一 種 經(jīng) 濟(jì) 有 效 特 別 適 用 于 海 上 油 井 和 高 產(chǎn) 油井 的 無 桿 抽 油 設(shè) 備 。第 二 節(jié) 潛 油 電 泵 采 油無桿采油潛油電泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 (1) 包 括 變 壓 器 、 控 制 屏 、接 線 盒 和 特 殊 井 口 裝 置 等 。 (2) 主 要 有 油 管 和 電 纜 。 (3) 主 要 有 多 級 離 心 泵 、 油氣 分 離 器 、 潛 油 電 機(jī) 和

25、 保 護(hù) 器 ， 起 抽油 作 用 。 一 般 多 級 離 心 泵 在 上 面 ， 之間 是 保 護(hù) 器 下 面 是 電 機(jī) ， 三 者 的 軸 用花 鍵 連 接 ， 殼 體 用 法 蘭 連 接 。 有 的 下面 還 裝 有 探 測 器 ， 測 定 井 內(nèi) 壓 力 及 液面 起 升 情 況 。1. 系 統(tǒng) 組 成一 、 系 統(tǒng) 組 成 及 設(shè) 備 裝 置無桿采油潛油電泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 2、 系 統(tǒng) 工 作 過 程地 面 電 源 電 機(jī) 所 需 工 作 電 壓變 壓 器控 制 屏 輸 入井 下 電 機(jī)電 纜 離 心 泵 旋 轉(zhuǎn)帶 動(dòng)把 井 液 通 過 分 離 器 輸

26、 入 泵 內(nèi) 由 泵 葉 輪 使 井 液 增 壓經(jīng) 油 管 舉 升 到 地 面無桿采油潛油電泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 1 、 多 級 離 心 泵二 . 系 統(tǒng) 的 設(shè) 備 裝 置無桿采油潛油電泵由 于 井 經(jīng) 有 限 、 井 深 ， 為 了 提高 揚(yáng) 程 ， 故 采 用 多 級 離 心 泵 。與 地 面 離 心 泵 的 構(gòu) 成 相 同 ， 每一 級 都 包 含 一 個(gè) 裝 在 軸 上 隨 同軸 一 起 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 葉 輪 和 一 個(gè) 固 定在 殼 體 上 的 導(dǎo) 輪 。 葉 輪 多 為 閉式 、 單 吸 、 徑 向 或 混 合 式 葉 輪 ，起 轉(zhuǎn) 能 作 用 ； 導(dǎo) 輪

27、 起 導(dǎo) 液 、 扶正 和 降 速 增 壓 的 作 用 。 葉 輪 的 決 定 了 泵 的 排 量 ；葉 輪 的 決 定 了 泵 的 揚(yáng) 程 和 電 機(jī) 所 需的 功 率 。 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 葉 輪 有 和 兩 種 。可 以 軸 向 竄 動(dòng) ， 每 級 葉 輪 產(chǎn) 生 的 軸 向 力 被葉 輪 和 導(dǎo) 輪 上 的 止 推 軸 承 承 受 。 整 節(jié) 泵 所 產(chǎn) 生 的 軸 向 推 力由 保 護(hù) 器 中 的 止 推 軸 承 承 受 。固 定 在 泵 軸 上 ， 既 不 能 軸 向 竄 動(dòng) ， 也 不 能靠 在 導(dǎo) 輪 的 止 推 墊 上 。 葉 輪 及 壓 差 所 產(chǎn)

28、 生 的 全 部 推 力 ， 都由 裝 在 保 護(hù) 器 內(nèi) 的 止 推 軸 承 承 受 。無桿采油潛油電泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 無桿采油潛油電泵對 于 大 流 量 的 泵 ， 葉 輪 一 般 采用 固 定 式 安 裝 ， 即 葉 輪 固 定 在泵 軸 上 ， 葉 輪 及 壓 差 所 產(chǎn) 生 的全 部 軸 向 力 ， 由 安 裝 在 保 護(hù) 器內(nèi) 的 止 推 軸 承 承 受 ； 對 于 深 井 ，流 量 變 化 范 圍 較 大 的 泵 ， 葉 輪采 用 浮 動(dòng) 式 安 裝 結(jié) 構(gòu) ， 即 葉 輪可 以 沿 泵 軸 軸 向 竄 動(dòng) 。 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè)

29、 備 2、 多 級 離 心 泵 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) ：1） 外 廓 尺 寸 細(xì) 長 （ 直 徑 小 長 度 大 ）直 徑 小 是 受 井 內(nèi) 套 管 空 間 和 電 纜 限 制 (一 般 外 徑 92 150mm)長 度 大 是 級 數(shù) 多 ， 最 多 的 達(dá) 700多 級 ， 一 般 600 900m水 柱 的 泵 長 6 7m，高 壓 泵 達(dá) 15m長 ， 應(yīng) 充 分 利 用 井 徑 最 大 限 度 的 增 加 葉 輪 直 徑 以 降 低 級數(shù) 。2） 軸 向 卸 載 ， 徑 向 扶 正 泵 的 級 數(shù) 多 ， 每 節(jié) 一 般 由 上 百 級 ， 由 一 根 直徑 只 有 17 30mm、 長

30、 度 達(dá) 7.5m的 泵 軸 帶 動(dòng) ， 因 此 ， 每 一 級 導(dǎo) 輪 中 心 孔和 泵 軸 之 間 都 裝 有 青 銅 襯 套 ， 成 為 對 泵 的 徑 向 扶 正 軸 承 。 每 一 級 葉 輪的 進(jìn) 、 出 口 端 的 受 力 不 平 衡 ， 需 要 止 推 軸 承 承 受 。3） 必 須 安 裝 啟 動(dòng) 單 流 閥 和 卸 油 用 溢 流 閥 ，無桿采油潛油電泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 保 護(hù) 器 是 電 泵 機(jī) 組 正 常 運(yùn) 轉(zhuǎn) 不 可 缺 少 的 重 要 部 件 之 一 。 根 據(jù) 結(jié) 構(gòu)和 作 用 原 理 不 同 ， 可 將 其 分 為 和 三 種 類

31、型 。 作 用 ：1） 密 封 電 機(jī) 軸 的 動(dòng) 力 輸 出 端 ， 防 止 井 液 進(jìn) 入 電 機(jī)2） 在 電 泵 機(jī) 組 啟 、 停 過 程 中 ， 為 電 機(jī) 油 的 熱 脹 冷 縮 提 供 一 個(gè) 補(bǔ) 償 油 的 儲(chǔ) 藏 空 間 。 3） 通 過 連 接 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 軸 與 泵 軸 ， 起 傳 遞 扭 矩 的 作 用4） 保 護(hù) 器 內(nèi) 的 止 推 軸 承 可 承 受 泵 的 軸 向 力 。（ 2） 保 護(hù) 器無桿采油潛油電泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 （ 3） 油 氣 分 離 器 自 由 氣 進(jìn) 入 離 心 泵 后 ， 將 使 泵 的 排 量 、 揚(yáng) 程 和

32、效 率 下 降 ， 工 作 不 穩(wěn) 定 ， 而且 容 易 發(fā) 生 氣 蝕 損 害 葉 片 。 因 此 ， 常 用 氣 體 分 離 器 作 為 泵 的 吸 入 口 ， 以 便 將 氣體 分 離 出 來 。 按 分 離 方 式 不 同 ， 分 離 器 分 可 為 沉 降 式 和 旋 轉(zhuǎn) 式 兩 種 類 型 。 是 靠 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) 產(chǎn) 生 的 離 心 力 進(jìn) 行 油 氣 分 離 的 ， 分 離 效 果 較 好 。 Rgl 90%,適 用 于 低 含 砂 井 。 是 靠 重 力 分 異 進(jìn) 行 油 氣 分 離 的 ， 其 效 果 較 差 。 當(dāng) Vg/Vl10%， 分 離 效 率 會(huì) 下 降 。無桿采

33、油潛油電泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 （ 4） 潛 油 電 動(dòng) 機(jī) 和 普 通 的 交 流 電 動(dòng) 機(jī) 相 比 餃 ， 潛 油 電 動(dòng) 機(jī) 具 有 以 下 的 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) ： 1.外 廓 尺 寸 細(xì) 長 。 2.轉(zhuǎn) 子 和 定 子 分 節(jié) 。 3.保 證 電 動(dòng) 機(jī) 的 嚴(yán) 格 密 封 并 需 充 油 。 4.潤 滑 油 循 環(huán) 系 統(tǒng) 比 較 特 殊 。 （ 結(jié) 構(gòu) 圖 12） 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 潛 油 電 纜 作 為 電 泵 機(jī) 組 輸 送 電 能 的 通 道 部 分 ， 長 期 工 作 在 高 溫 、 高壓 和 具 有 腐 蝕 性 流 體

34、的 環(huán) 境 中 ， 因 此 ， 要 求 潛 油 電 纜 具 有 較 高 的 芯 線 電 性 、絕 緣 層 的 介 電 性 ， 較 好 的 整 體 抗 腐 、 耐 磨 以 及 耐 高 溫 等 穩(wěn) 定 的 物 理 化 學(xué) 性能 。 潛 油 電 纜 包 括 潛 油 動(dòng) 力 電 纜 和 潛 油 電 機(jī) 引 接 線 。 動(dòng) 力 電 纜 分 為 圓 電纜 和 扁 電 纜 兩 種 類 型 ， 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 。（ 5） 電 纜 無桿采油潛油電泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 （

35、 6） 控 制 屏無桿采油潛油電泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 1) 為 防 止 短 路 燒 壞 電 機(jī) ， 提 供 短 路 速 斷 保 護(hù) ； 2) 欠 載 時(shí) 實(shí) 際 排 量 將 小 于 設(shè) 計(jì) 排 量 ， 電 機(jī) 將 因 工 作 時(shí) 產(chǎn) 生 的 熱 量 不 能 全部 散 發(fā) 而 燒 壞 ， 因 此 控 制 屏 提 供 欠 載 保 護(hù) ； 3) 過 載 時(shí) 電 機(jī) 超 負(fù) 荷 運(yùn) 轉(zhuǎn) 容 易 燒 壞 ， 因 此 控 制 屏 還 提 供 過 載 保 護(hù) ； 4) 潛 油 電 泵 不 允 許 反 轉(zhuǎn) ， 因 此 三 相 電 機(jī) 的 相 序 要 正 確 ， 對 此 控 制 屏 提

36、 供了 相 序 保 護(hù) ； 5) 控 制 屏 還 設(shè) 有 延 時(shí) 再 啟 動(dòng) 裝 置 ， 對 于 間 歇 生 產(chǎn) 的 井 實(shí) 行 自 動(dòng) 延 時(shí) 再 啟動(dòng) 控 制 ?？?制 屏 的 功 能無桿采油潛油電泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 二 、 潛 油 電 泵 機(jī) 組 的 型 號 表 示 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 三 、 潛 油 電 動(dòng) 離 心 泵 的 適 用 范 圍 及 特 點(diǎn) 使 用 電 泵 的 實(shí) 踐 表 明 ， 對 于 強(qiáng) 水 淹 井 ， 高 產(chǎn) 井 、 淺 井和 中 深 井 、 深 井 以 及 方 向 井 、 多 砂 和 多 蠟 井 ， 電 泵 的 使

37、用效 果 都 很 好 。 其 排 量 范 圍 為 16 m3/d 14310 m3/d； 最 大 下泵 深 度 可 達(dá) 4600m， 井 下 最 高 工 作 溫 度 可 達(dá) 230 。 無桿采油潛油電泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 四 、 潛 油 電 泵 新 技 術(shù) 發(fā) 展1、 潛 油 電 泵 新 產(chǎn) 品 水 平 電 泵 用 于 高 壓 注 液 井 （ Reda公 司 制 造 ， 排 量 4769m3/d， 排 出 壓 力 27.6MPa)低 排 量 高 泵 效 電 泵 外 徑 101.6mm、 400級用 于 水 平 井 的 電 泵 美 國 ODI公 司 制 造 出 可 使

38、電 泵 通 過 12/30m彎 曲 段 的 專 用 裝 置 ， 并 已 成 功 應(yīng) 用滑 片 式 電 泵無桿采油潛油電泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 2、 潛 油 電 泵 機(jī) 組 改 進(jìn) 電 泵 軸 套 減 少 磨 損 電 泵 動(dòng) 力 油 管 為 電 機(jī) 提 供 動(dòng) 力 串 聯(lián) 雙 級 旋 轉(zhuǎn) 式 分 離 器 提 高 分 離 效 率無桿采油潛油電泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 射 流 泵 屬 于 水 力 泵 ， 1852年 由 英 國 的James發(fā) 明 本 世 紀(jì) 50年 代 用 于 原 油 開 采 ，70年 代 在 國 外 得 到 普 遍 應(yīng) 用 。 近 年

39、 來 我 國開 始 使 用 。第 三 節(jié) 射 流 泵 采 油 簡 介無桿采油射流泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 地 面 部 分 、 中 間 部 分 和 井 下 部 分 。 地 面 部 分 和 中 間 部 分 與 水 力 活 塞 泵 相 同 ， 所 不 同 的 是 水 力 射 流 泵只 能 安 裝 成 開 式 動(dòng) 力 液 循 環(huán) 系 統(tǒng) 。 井 下 部 分 是 射 流 泵 ， 它 是 由 噴 嘴 、 喉 管 和 擴(kuò) 散 管 三 部 分 組 成 。 射 流 泵 是 一 種 特 殊 的 水 力 泵 ， 它 沒 有 運(yùn) 動(dòng) 件 ， 是 靠 動(dòng) 力 液 與地 層 流 體 之 間 的 動(dòng)

40、量 轉(zhuǎn) 換 實(shí) 現(xiàn) 抽 油 的 。一 、 系 統(tǒng) 組 成 及 泵 的 工 作 原 理無桿采油射流泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 無桿采油射流泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 喉 管 處 ： d喉 管 d噴 嘴 ， 動(dòng) 力 液 和 地 層 流 體 在 喉 管 內(nèi) 充 分 混 合 后 ， 速 度 水頭 降 低 ， 而 壓 力 水 頭 有 所 回 升 。 此 時(shí) 動(dòng) 力 液 失 去 動(dòng) 量 和 動(dòng) 能 ， 地 層 流 體 得到 動(dòng) 量 和 動(dòng) 能 。 但 是 ， 由 于 此 時(shí) 總 水 頭 仍 主 要 是 以 速 度 水 頭 的 形 式 存 在 ，壓 力 水 頭 還 不

41、 足 以 將 混 合 液 舉 升 到 地 面 。擴(kuò) 散 管 ： 射 流 泵 的 最 終 工 作 斷 面 為 精 細(xì) 制 造 的 擴(kuò) 散 管 斷 面 ， 由 于 擴(kuò) 散 管 斷面 的 面 積 逐 漸 增 大 ， 使 得 速 度 水 頭 轉(zhuǎn) 換 為 壓 力 水 頭 ， 從 而 將 混 合 液 舉 升 到地 面 。 噴 嘴 處 ： 動(dòng) 力 液 的 總 壓 頭 幾 乎 全 部 變 為速 度 水 頭 ?；?合 室 ： 原 油 則 被 動(dòng) 力 液 抽 汲 ， 與 動(dòng) 力液 混 合 后 流 入 喉 管 。 無桿采油射流泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 按 工 作 流 體 的種 類 分 類 ，

42、射 流 泵可 分 為 液 體 射 流 泵和 氣 體 射 流 泵 (噴射 泵 )兩 種 。3.分 類無桿采油射流泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 二 、 特 點(diǎn)（ 1） 井 下 設(shè) 備 沒 有 運(yùn) 動(dòng) 件 （ 2） 射 流 泵 可 座 入 與 水 力 活 塞 泵 相 同 的 工 作 筒 內(nèi)（ 3） 不 受 舉 升 高 度 的 限 制 （ 4） 適 于 高 產(chǎn) 液 井 （ 5） 初 期 投 資 高 （ 6） 腐 蝕 和 磨 損 會(huì) 使 噴 咀 損 壞 （ 7） 地 面 設(shè) 備 維 修 費(fèi) 用 相 當(dāng) 高 無桿采油射流泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 1930年 ， Mo

43、inean發(fā) 明 ， 并 在 美 國 獲 得 第 一 個(gè) 專 利 ， 31-32年 在 法 國 制造 。 我 國 1986年 開 始 研 究 地 面 驅(qū) 動(dòng) 螺 桿 泵 。 在 我 國 的 一 些 油 田 中 稠 油 開 采的 相 當(dāng) 突 出 的 問 題 ， 稠 油 中 含 有 出 砂 ， 含 氣 現(xiàn) 象 ， 使 油 井 工 作 條 件 及 為 復(fù)雜 。 在 開 采 高 粘 含 砂 含 氣 的 原 油 時(shí) ， 螺 桿 泵 具 有 獨(dú) 特 的 優(yōu) 勢 。 它 是 一 種 容積 式 泵 ， 運(yùn) 動(dòng) 件 （ 只 有 螺 桿 ） ， 沒 有 閥 和 復(fù) 雜 的 流 道 。 油 流 擾 動(dòng) 少 ， 使

44、水力 損 失 大 大 降 低 。 由 于 螺 桿 在 橡 皮 襯 套 表 面 的 運(yùn) 動(dòng) 帶 有 滾 動(dòng) 和 滑 動(dòng) 的 性 質(zhì) ， 使 砂 粒不 易 沉 積 。 由 于 襯 套 和 螺 桿 間 的 容 積 均 勻 變 化 而 產(chǎn) 生 的 抽 汲 和 推 擠 作 用 ，使 油 氣 混 輸 的 效 果 較 好 。 突 出 優(yōu) 點(diǎn) ： 尺 寸 小 ， 質(zhì) 量 輕 ， 制 造 容 易 ， 維 修 方便 ， 運(yùn) 動(dòng) 部 件 少 ， 排 量 均 勻 。第 四 節(jié) 螺 桿 泵 采 油 簡 介無桿采油螺桿泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 一 、 系 統(tǒng) 組 成 及 泵 的 工 作 原 理1.

45、系 統(tǒng) 組 成 驅(qū) 動(dòng) 裝 置井 口 裝 置 電 動(dòng)液 動(dòng)機(jī) 動(dòng)地 面 地 下 螺 桿 泵中 間 中 間 油 管 或 中 間 電 纜無桿采油螺桿泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 地面管線至計(jì)量間口從油管流出井上端排出井液由泵下部吸入 泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)柱由地面動(dòng)力帶動(dòng)抽油桿工作過程通過帶動(dòng) ：無桿采油螺桿泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 （ 1） 螺 桿 泵 的 結(jié) 構(gòu) 由 定 子 和 轉(zhuǎn) 子 組 成 的 。 轉(zhuǎn) 子 是 通 過 精 加 工 、 表 面 鍍 鉻 的 高 強(qiáng) 度 螺 桿 ； 定子 就 是 泵 筒 ， 是 由 一 種 堅(jiān) 固 、 耐 油 、 抗 腐 蝕 的 合

46、成 橡 膠 精 磨 成 型 ， 然 后 被 永久 地 粘 接 在 鋼 殼 體 內(nèi) 而 成 。 除 單 螺 桿 泵 外 ， 螺 桿 泵 還 有 多 螺 桿 泵 (雙 螺 桿 、 三螺 桿 及 五 螺 桿 泵 等 )， 主 要 用 于 輸 送 油 品 。2. 螺 桿 泵 的 結(jié) 構(gòu) 與 工 作 原 理無桿采油螺桿泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 （ 2） 螺 桿 泵 的 工 作 原 理 螺 桿 泵 是 靠 空 腔 排 油 ， 即 轉(zhuǎn) 子 與 定 子 間 形 成 的 一 個(gè) 個(gè) 互 不 連 通 的 封 閉腔 室 ， 當(dāng) 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ， 封 閉 空 腔 沿 軸 線 方 向 由 吸

47、 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(shí) ， 又 在 吸 入 端 重 新 形 成 新 的 低 壓 空 腔 將 原 油 吸 入 。 這 樣 ， 封 閉 空 腔 不斷 地 形 成 、 運(yùn) 移 和 消 失 ， 原 油 便 不 斷 地 充 滿 、 擠 壓 和 排 出 ， 從 而 把 井 中 的原 油 不 斷 地 吸 入 ， 通 過 油 管 舉 升 到 井 口 。 橡 皮 襯 套 易 磨 損 ， 下 部 徑 向 上 止 推 軸 承 損 壞 ， 偏 心 聯(lián) 接 軸 不 夠 可 靠 ， 周期 短 。3.缺 點(diǎn)無桿采油螺桿泵 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備 無桿采油螺桿泵思 考 題 ：常 規(guī) 的 無 桿 泵 有 哪 些 ， 試 簡 要 敘 述 它 們 的 工 作 原 理 和 特 點(diǎn) 。 2021-5-10 石 油 鉆 采 設(shè) 備