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1、抽油泵讲座,前 言,随着股份公司油气勘探开采对象的难度加大和日趋复杂，对采油采气工程技术的要求越来越高。目前，在老油田进一步提高采收率、低品位油气藏经济有效开采、稠油油田进一步提高开发效果和水平井开采等方面存在诸多难题，对我们的管理和工程技术水平提出了更高的要求。由于油田开发的深入和油田供液能力的不足，机械采油在油田采油井中的比例不断上升，我国机械采油井约占油井的90%以上，其中，由抽油机-抽油杆-抽油泵组成的三抽井占80%左右，产量占75%以上。因此，三抽设备的质量、水平直接关系到油田的产量和经济效益。从现场管理角度讲，我们对以抽油泵为核心的三抽设备的选择、使用和维护水平影响到整个三抽采油的
2、效率和无故障运行时间。,目 录,采油方法通常是指将流到井底的原油采到地面上所用的方法。,第九章,机械采油的现状与趋势,第九章,机械采油的现状与趋势,一、常规有杆泵采油 主要以游梁式有杆泵采油方法为主，以其结构简单、适应性强以及寿命长等特点，成为目前最主要的机械采油方法。,机械采油的现状与趋势,一、常规有杆泵采油1、抽油机国内现状：我国已有数十家抽油机制造厂，2006年，中国石油年产抽油机13407台，现有六大类共45种新型抽油机。游梁式抽油机仍处于主导地位，高效节能型抽油机成为主要发展类型，辽河、胜利等厂家生产的链条式、天轮式无游梁式抽油机具有较高水平，大中型长冲程抽油机发展迅猛。发展方向：不
3、论国内外，从抽油机总的发展趋势看仍以游梁抽油机为主，同时向着多样化，超大载荷、长冲程；自动化、智能化；节能；无游梁长冲程方向发展。陆地机械采油系统将着重发展游梁式抽油机，以适应长冲程、低冲次、低成本、节约能源、维修次数少，占地面积小、长寿命等的需要。无游梁式抽油机、储能型液压抽油机将得到发展。适应采稠油的、深油井的螺杆式抽油机，数控、自动化、智能型抽油机也将得到发展。,机械采油的现状与趋势,第九章,机械采油的现状与趋势,一、常规有杆泵采油2、抽油杆国内现状：我国是抽油杆第一生产大国，主要生产企业36个，年生产能力达7790万米/年，年生产能力居世界第一，我国研制成功12种抽油杆。近几年又研制出
4、了钢制连续抽油杆、镦锻式防脱空心抽油杆和碳纤维复合材料连续抽油杆三种特种抽油杆。我国抽油杆与国际先进水平相比，差距较大，主要是：抽油杆生产的机械化自动化水平低，抽油杆用轧圆钢的轧制质量不能完全满足要求，钢材没有100%探伤，抽油杆锻造质量比较差，抽油杆生产效率低，产品质量不够稳定。发展方向：目前，从世界抽油杆技术的发展趋势看，抽油杆向着新结构(焊接抽油杆、空心抽油杆)、新工艺(喷涂不锈钢抽油杆、综合强化抽油杆)、高强度、连续型(钢带抽油杆、石墨带抽油杆、钢绳抽油杆、碳纤维抽油杆)、耐腐蚀、耐磨损等方向发展。,第九章,机械采油的现状与趋势,一、常规有杆泵采油3、抽油泵国内现状：我国的抽油泵的品种
5、、质量、水平已经接近国际水平，研制出的常规整筒泵大量出口，2006年，中国石油年产抽油泵43152台，年生产能力达5900台。为适应多种油井条件的需要，国内在生产常规标准抽油泵的同时，又研制了许多特殊类型的抽油泵，如防砂抽油泵、防气斜井抽油泵、液力反馈抽油泵、防垢抽油泵以及应用于稠油井的抽油泵等多种特种抽油泵。发展方向：从总体上看，目前国内外抽油泵发展趋势是开发新型泵，研制防砂、防气等特殊泵并提高其关键件耐久性与可靠性，以适应特殊油井条件及适应油井不同采液量的需要。,第九章,机械采油的现状与趋势,二、螺杆泵采油 螺杆泵是一种利用抽油杆旋转运动进行抽油的人工举升采油方法。螺杆泵技术工艺日益改进和
6、完善，特别是合成橡胶技术和粘结技术的发展，使螺杆泵在石油开采中以得到了广泛的应用。,第九章,机械采油的现状与趋势,二、螺杆泵采油国内现状：我国对螺杆泵的研究起步较晚，目前各大油田对螺杆泵的应用规模都不大。与国外同类螺杆泵相比，我国在设计技术和制造技术上都有差距。发展方向：（1）开发适应不同工况下的定子衬套材料和转子材料，使其在恶劣工作条件下能具有良好的机械性能；（2）探索新型螺杆泵。如空心转子螺杆泵、金属定子螺杆泵、合成材料螺杆泵、大排量螺杆泵等；（3）完善配套工具，主要包括：防止螺杆泵抽空的液面控制装置；可调速驱动系统；液压速度限制器，以释放停泵时抽油杆储藏的能量；（4）在螺杆泵无线工况测试
7、诊断技术的基础上，继续研究以转速在线调整、供排关系智能监测为主的螺杆泵智能化控制技术，确保整个系统在最优状态运行。,第九章,机械采油的现状与趋势,三、电动潜油泵采油 电动潜油泵（简称电潜泵）采油是将电动机和油泵通过油管下入油井内，由地面通过专用电缆提供高压电力而采出石油。它以排量大、自动化程度高等显著的优点被广泛应用于原油生产中，是目前重要的机械采油方法之一。,第九章,机械采油的现状与趋势,三、电动潜油泵采油国内现状：生产厂家主要是天津市电机总厂、胜利石油管理局无杆采油泵公司、大庆油田力神泵业有限公司。生产排量从30m3/d到4700m3/d，耐温从90180、扬程为3500米的多个系列的电泵
8、产品。发展方向：(1)发展变频技术和配套技术，降低成本；(2)深入开展电泵在难采储量开采及三次采油中的适应性研究；(3)延长电潜泵的免修期、减少事故率、降低电潜泵的使用成本；(4)完善选井、选泵优化设计、工况诊断技术，提高电潜泵应用水平；(5)扩大电泵在复杂结构井及其它领域的应用规模；(6)开发适合含游离气较高液体的多叶轮泵、专门用于生产高粘流体的高粘性流体电潜泵、有利于生产较轻流体的新式、高效的宽叶轮开口泵和高可靠性的、实时对电潜泵和井下条件进行监控的带地面接口的井下传感器等；,第九章,机械采油的现状与趋势,四、水力活塞泵采油 水力活塞泵是一种液压传动的无杆抽油设备，它是由地面动力泵通过油管
9、将动力液送到井下驱动油缸和换向阀，从而带动抽油泵抽油工作的一种人工举升采油设备。水力活塞泵适用于深井和超深井、定向井、丛式井、小井眼井、稠油井和高含蜡井的石油开采。,第九章,机械采油的现状与趋势,四、水力活塞泵国内现状：我国水力活塞泵从60年代开始研制,80年代推广应用,所研制的水力活塞泵都是带封隔器的单管柱开式循环系统,采用的油管尺寸为63.5mm,最高扬程为3000m,排量为30-1000m3/d,胜利石油管理局无杆采油泵公司研制的标准水力活塞泵，通过不同直径的活塞组合变型，可以适应排量和扬程的不同要求，我国研制的水力活塞泵基本满足国内需要。发展方向：水力活塞泵朝着深井、高压、大排量、长冲
10、程、低冲次、高寿命方向发展。应当优先发展集中动力泵站和控制分站系统，以便于自动化管理。发展闭式循环动力液系统。发展单井多油管采油技术等。,第九章,机械采油的现状与趋势,五、其余机械采油,水力射流泵,气举,其它,1、系统组成及抽油装置,组成：三抽为主+辅助装置,中间:抽油杆,常见抽油泵的结构与工作原理,一、游梁式有杆泵,2.抽油泵结构,常见抽油泵的结构与工作原理,抽油泵主要由工作筒、柱塞及游动凡尔(排出凡尔)和固定凡尔(吸入凡尔)组成。按照抽油泵在油管中的固定方式，抽油泵可分为管式泵和杆式泵。,2.抽油泵结构,常见抽油泵的结构与工作原理,泵阀,3.抽油泵工作原理,常见抽油泵的结构与工作原理,泵的
11、抽汲过程1)上冲程 抽油杆柱带着柱塞向上运动，活塞上的游动凡尔受管内液柱压力而关闭。此时，泵内(柱塞下面的)压力降低，固定凡尔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。如果油管内已充满液体，在井口将排出相当于柱塞冲程长度的一段液体。上冲程是泵内吸入液体、井口排出液体的过程。,3.抽油泵工作原理,常见抽油泵的结构与工作原理,泵的抽汲过程2)下冲程 抽油杆柱带着柱塞向下运动，固定凡尔一开始就关闭，泵内压力增高到大于柱塞以上液柱压力时，游动凡尔被顶开，柱塞下部的液体通过游动凡尔进入柱塞上部，使泵排出液体。由于有相当于冲程长度的一段光杆从井外进入油管，将排挤出相当于这段光杆体积的液体
12、。下冲程是泵向油管内排液的过程。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。光杆从上死点到下死点的距离称为光杆冲程长度。简称光杆冲程。(示例),常见抽油泵的结构与工作原理,管式泵与杆式泵对比,4.泵的规格代号及表示方法,常见抽油泵的结构与工作原理,4.泵的规格代号及表示方法（SY/T5059-2000组合泵筒管式抽油泵）,常见抽油泵的结构与工作原理,例：标称泵径为44mm，泵筒长度为4.5m，金属柱塞长1.2m，有一节加长短节为0.6m的组合抽油泵的型号表示如下：CYB44TL4.5-1.2-0.6 GB/T18607-2001 抽油泵及其组件规范,5.泵的主要技术参数,常见
13、抽油泵的结构与工作原理,泵径（mm）冲程长度（m）泵的间隙（mm）连接油管规格,连接抽油杆规格泵最大外径（mm）泵筒长度（mm）柱塞长度（mm）适应井深(m),基本参数,特殊参数,杆式泵：泵座卡压力（KN）泵解卡拉力（KN）适应的油管内径（mm）,特种抽油泵：耐温参数特殊配件参数,5.泵的主要技术参数,常见抽油泵的结构与工作原理,泵径（mm）,基本参数,常规泵径系列（mm）32、38、44、56、57、70,非常规泵径：为了适应特殊工作要求而设计的非标准泵径的抽油泵。,5.泵的主要技术参数,常见抽油泵的结构与工作原理,冲程长度（m）,基本参数,常规冲程系列（m）1.8、2.5、3.0、3.6、
14、4.0、4.2、4.5、4.8、5.0、5.2、5.5、6.0,抽油泵规格的简化表示方法：381.8,标称柱塞长度系列（m）0.6、0.9、1.2、1.5、1.8、2.1,标称泵筒长度估算（m）冲程长度+柱塞长度+（估计设计防冲距0.6m）标称泵筒长度,6.常见抽油泵,常见抽油泵的结构与工作原理,管式泵,斜井泵工作原理：斜井泵结构主要由泵筒、带扶正结构的固定凡尔总成、柱塞和带扶正结构的游动凡尔总成组成。该泵主要由凡尔球座封在球座上，主要是靠吸入液的反向冲刷，而不是完全靠凡尔球的自由落下完成的。,6.常见抽油泵,常见抽油泵的结构与工作原理,管式泵,斜井泵优点：*可实现定向井井斜角60正常工作，保
15、持较高泵效。主要技术参数：泵径（mm）：70；冲程长度（m）：3.0；泵的间隙（mm）：III级；连接油管：3-1/2TBG；连接抽油杆：22；柱塞长度（m）：0.6；下泵深度（m）：1800；适应井斜角：60。,6.常见抽油泵,常见抽油泵的结构与工作原理,管式泵,多功能长柱塞抽油泵（注采两用）工作原理：多功能长柱塞抽油泵注汽生产时，仅需将柱塞下推（或靠抽油杆重力），使柱塞落入泵底，泵筒上方设计的的注汽孔呈打开状态，此时蒸汽通过泵筒上的注汽孔由注汽导罩引导进入井底，完成注汽。在抽油生产的过程中，上提柱塞至设计高度即可关闭泵筒上的注汽孔，进行抽油。,6.常见抽油泵,常见抽油泵的结构与工作原理,管
16、式泵,多功能长柱塞抽油泵（注采两用）优点：*实现注采功能，可实现不动管柱完成注汽、转抽。*具有一定的防砂功能。*注汽孔可充当泄油器，避免上提管柱原油污染井场。*可实现定向井井斜角60正常工作。主要技术参数：泵径（mm）：70；冲程长度（m）：3.0；泵的间隙（mm）：II级；连接油管：3-1/2TBG；连接抽油杆：19；泵最大外径（mm）：120；泵筒长度（mm）：4695；泵总体长度（mm）：5105。,6.常见抽油泵,常见抽油泵的结构与工作原理,管式泵,液压反馈抽稠泵工作原理：该泵由上下两个泵有机地串联起来，抽汲过程中上、下泵皆处于密封状态，其下冲程过程中，下柱塞的上下两端由于结构原因产生
17、附加压力差，从而形成下行反馈力。,6.常见抽油泵,常见抽油泵的结构与工作原理,管式泵,液压反馈抽稠泵优点：*可实现注采功能，可实现不动管柱完成注汽、转抽。*增加泵下行力，克服泵上杆柱因为油稠造成的下行困难。主要技术参数：,6.常见抽油泵,常见抽油泵的结构与工作原理,管式泵,防气泵工作原理：当柱塞上行到一定距离时，气体储存腔室与泵腔连通，混流体中的气体逸到气体储存腔室内，当柱塞下行时，气体储存腔室与上泵筒连通，储存在气体储存腔室中的气体便被排出储存腔室，进入油管一同被采出。这样就消除了进入泵腔气体对泵正常进油排油的影响。(示例),6.常见抽油泵,常见抽油泵的结构与工作原理,管式泵,防气泵优点：*
18、周期排气式抽油泵是在常规管式泵的泵筒中间部分设计了一个气体储存腔室，不增加其他任何结构及作业程序，即可在抽油机带动柱塞上下抽吸的过程中，通过此气体储存腔室，周期性的把泵筒内的气体排出泵外，达到防气的目的，从而提高泵效，使采油效率得到提高，能有效减少“气锁”发生的可能性。主要技术参数：A.泵的规格（mm）：38；B泵的间隙：II级；C泵的冲程（m）：5.1；D下泵深度（m）：3300；E适应油井气油比：500m3/m3；F.适应油管尺寸（mm）：50.8 62 76。,6.常见抽油泵,常见抽油泵的结构与工作原理,管式泵,短柱塞防砂泵工作原理：适用于稠油特别是超稠油开采的短柱塞、低摩阻、防砂稠油泵
19、，这种新型抽油泵具有短柱塞、大通道、低摩阻、重凡尔球等特点并且柱塞上设计有特殊的防砂结构，从而更全面的满足稠油开采的特殊要求。,6.常见抽油泵,常见抽油泵的结构与工作原理,管式泵,短柱塞防砂泵优点：*短柱塞结构和采用大配合间隙减小泵的柱塞下行阻力；*合理的防砂结构，有效解决含砂井的砂卡问题；*大的通道结构降低泵阀进油阻力；*防砂结构对短柱塞进行扶正，有效地解决采用短柱塞而引起地偏磨 问题；*采用加重阀球结构，有效地避免稠油开采阀球关闭不及时问题。主要技术参数：A.泵的规格（mm）：44；B泵的间隙：V级；C泵的冲程（m）：1.8；D下泵深度（m）：1500；E适应原油含砂量：3。,6.常见抽油
20、泵,常见抽油泵的结构与工作原理,管式泵,软柱塞抽油泵工作原理：软柱塞泵采用的多级皮腕平均分压结构，通过中心管分压孔的设计使得皮腕受压力及冲击载荷减小很多，适用于稠油出沙井，柱塞部分采用橡胶材料制成，柱塞与泵筒之间过盈配合，由于配合尺寸范围大的特点，可以大大减少深抽漏失量，降低油井出砂对泵的影响，避免砂卡。,6.常见抽油泵,常见抽油泵的结构与工作原理,管式泵,软柱塞抽油泵优点：*实现泵筒柱塞“零”间隙，泵效较高；*具有防砂结构，具有一定的防止砂卡功能；主要技术参数：A泵的规格（mm）：57；B耐温：110C井深（m）：1500；D适应原油含砂量：3。,6.常见抽油泵,常见抽油泵的结构与工作原理,
21、杆式泵,卡簧式杆式泵（稀油）工作原理 该泵主要应用于稀油井，其锚定方式为卡簧式，密封则靠锚定装置上的聚四氟乙烯环于外工作筒之间而形密封。该泵可用于定向井。,6.常见抽油泵,常见抽油泵的结构与工作原理,杆式泵,卡簧式杆式泵（稀油）优点：*结构简单、新颖，检泵方便；*密封锚定可靠，成功率高；主要技术参数：规格系列（mm）：32、38、44；锚定装置最大外径系列（mm）：52、57；柱塞最大冲程（m）：1.86；卡簧力量(KN）：座入4.0，拔出16；泵的间隙（mm）：II级；适应油管内径（mm）：62；工作温度（）：120；下泵深度（m）：3000。,6.常见抽油泵,常见抽油泵的结构与工作原理,杆
22、式泵,热采杆式泵（稠油热采）工作原理 油井需要注汽时，由抽油机上提抽油光杆，把泵提到泵外工作筒上的油管里，换上光杆盘根盒耐热密封件即可投入注汽；油井停喷需要转抽时，由抽油机下放光杆使泵座入泵外工作筒内，调好防冲距即可进行抽油。,6.常见抽油泵,常见抽油泵的结构与工作原理,杆式泵,热采杆式泵（稠油热采）优点：*可实现不动管柱进行注汽、转抽作业；*锚定装置在稠油蒸汽吞吐井中可正常工作；*密封锚定可靠，成功率高。主要技术参数：规格系列（mm）:44、57、70；柱塞冲程（m）：1.86；泵座卡压力（KN）：4.0;泵解卡拉力（KN）:20;间隙范围(mm）：II级；适应的油管内径（mm）:62、75
23、.9、90；适应井深(m):1500;,7.抽油泵常用配套工具,常见抽油泵的结构与工作原理,脱接器：脱接器用于泵的直径大于泵上油管直径的油井，是使抽油杆和抽油泵柱塞在井内脱开和连接。,7.抽油泵常用配套工具,常见抽油泵的结构与工作原理,泄油器：在修井作业时，用来联通油管、套管的通道，将油管内的井液泄至井内，做到起出的油管内不带井液，避免经常污染。,2 7/8TBG或3 1/2TBG,8.相关概念,常见抽油泵的结构与工作原理,砂锚：安装在抽油泵吸入端下部，使抽汲液体中所含固体颗粒（砂子）分离、沉积的装置。气锚：安装在抽油泵吸入端下部，使抽汲液体的游离气分离、聚集，并排往油管套管环形空间的装置。防
24、冲距：为防止深井泵工作过程中柱塞与固定阀发生碰撞，在下泵时下放柱塞直至座于固定阀上，然后在地面上提抽油杆柱的距离，其值必须大于杆柱伸长与冲程损失之和。余隙容积：深井泵柱塞在下死点位置时，固定阀与游动阀之间的容积。,7.相关概念,常见抽油泵的结构与工作原理,气锁：深井泵工作时，大量气体进入泵内，使得液体不能进泵也不能排除液体的现象。沉没度：深井泵工作使，泵沉没在动液面以下的深度。柱塞配合间隙：柱塞外径与泵筒内径（或衬套）之间的配合间隙。冲程：抽油机工作时，光杆任一点上、下往复运动的最大位移。冲程损失：由于抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩而引起的光杆冲程与柱塞冲程之差。,在抽油井生产过程中，泵的实际排量
25、 常小于其理论排量，二者的比值称为泵的容积效率，油田通称为泵效，即,其中,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,有杆泵泵效,一、泵效的影响因素,从泵三个基本工作环节出发：,活塞让出体积,油进泵,油从泵内排出,影响泵效的因素主要有:1、抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩的影响；2、气体和充不满的影响；3、漏失的影响。,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,1.抽油杆和油管弹性伸缩的影响,抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩，将减小活塞冲程，因而降低泵效。抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩量越大，活塞冲程与光杆冲程的差别也就越大，泵效也就越低。抽油杆柱所受的载荷性质不同，则伸缩变形的性质与程度也不同。,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,
26、有杆泵泵效的影响因素及提高措施,(1)静载荷对活塞冲程的影响,上冲程中：抽油杆加载，油管卸载。,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,1）C D,抽油杆 卸载，缩短r；,2）D D，油管 加载，伸长t；,3）D E,游动阀打开，DE=Sp=S-(r+t),有杆泵泵效的影响因素及提高措施,下冲程：开始时固定阀关闭。,*实际上，抽油杆和油管的伸缩是同时进行的。冲程损失:由于抽油杆柱与油管柱的弹性伸缩使活塞 冲程小于光杆冲程的值。,活塞冲程：,1）C D，抽油杆卸载，缩短r；2）D D，管加载，伸长t；3）D E，游动阀打开，D E=Sp=S-(r+t),有杆泵泵效的影响因素及提高措施,根据广义虎克定律：
27、,推导：,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,静载荷下的冲程损失：,从公式中可以看出：1、柱塞截面积越大，泵下的越深，则冲程损失越大。2、为了减小液柱载荷及冲程损失，提高泵效，通常不能选用过大的泵，特别是深井中选用直径较小的泵。3、当泵径超过某一限定（引起的s/2）之后，泵的实际排量不但不会因增大泵径而增加，反而会减小。当 s，活塞冲程等于零，泵的实际排量等于零。,(2)惯性载荷对活塞冲程的影响,上死点：aA 最大，向下；Fi 最大，向上，杆压缩，多向上移动iu；,活塞冲程比只有静载荷作用时要增加：,下死点：aA 最大，向上；Fi 最大，向下，杆拉长，多向下移动id
28、。,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,则,由于抽油杆柱上各点的惯性力不同，故取其平均值。根据广义虎克定律可得：,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,在静载荷和惯性载荷的共同作用下，活塞冲程为：,考虑到弹性波在抽油杆中的传播速度，上式还可写成：,其中：,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,证明如下：,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,*惯性载荷增加sp，同时Wmax增加，Wmin降低，杆受力条件变差。所以，不采用增加惯性载荷的方法增加sp，即不采用快速抽油的方法。,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,(3)振动载荷对活塞冲程的影响 理论分析和实验研究表明：抽油杆柱本身振动的位相在上、下冲程中几乎是对称的，即如在
29、上冲程末抽油杆柱伸长，则在下冲程末抽油杆柱缩短；反之亦然。,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,2.气体和充不满的影响,气锁：由于气体在泵内的压缩和膨胀，使得吸入阀 无法打开而抽不出油，这种现象称为“气锁”。,充满系数:是指每冲次吸入泵内的原油(或液体)的体积 与活塞让出容积 之比，即,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,定义：,可导出充满系数表达式为：,为泵的余隙比；,为泵内的气液比；,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,推导过程如下：,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,讨论：,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,3.漏失的影响,2)吸入部分漏失：指固定阀漏失，它将会减少进入 泵内的油量。,3)其它部分漏失：
30、由于油管丝扣、泵的连接部分及 泄油器不严，都将降低泵效。,1)排出部分漏失：指活塞与衬套的间隙漏失和游动阀漏失，将减少泵内排出的油量。,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,二、提高泵效的措施,油层：对注水开发油田，加强注水，实施增产措施。,对于井筒方面，提高泵效应采取下述措施。,1.选择合理的工作方式 基本原则：,泵效的高低，是反映抽油设备利用率和管理水平的一个重要指标。,泵效同油层条件有相当密切的关系，需要油层有足够的供液能力。,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,1）当抽油机已选定，并且设备能力足够大时，在 保证产量的前提下，应以获得最高泵效为基本 出发点来调整抽汲参数。,2）当产量不限时，应在设
31、备条件允许的前提下，以获得尽可能大的产量来提高泵效。,调整抽汲参数时，在保证Ap、s和n的乘积不变(即理论排量一定)的条件下，虽然可以任意调整三个参数，但当其组合不同时，冲程损失、气体的影响及漏失的影响不同。此外，对于深井抽汲时，要充分注意振动载荷影响的s和n配合不利区。,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,2.使用油管锚 使用油管锚将油管下端固定，则可消除油管变形，从而减小冲程损失。,合理利用 套管气,带喷井：利用气能举油，加油嘴控制不带喷井：稳定液面和产量，减少脱 气后引起的油粘度增加,正常抽油井：,增加沉没度，或安装气锚以减少气体进泵,3.合理利用气体能量及减少气体影响,有杆泵泵效的影响因素
32、及提高措施,三、有杆泵采油系统选择设计,新投产或转抽的油井,要合理地选择抽油设备。,油井投产后,必须检验设计效果。,设备的工作状况和油层工作状况发生变化时,要对原有的设计进行调整。,需要对采油系统选择设计,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,进行有杆泵采油井的系统选择设计应遵循的原则是：,2）充分发挥油层的生产能力；,3）设备利用率较高且有较长的免修期；,4）有较高的系统效率和经济效益。,1）符合油井及油层的工作条件；,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,井底流压是根据油井产能和设计排量来确定的。当设计排量一定时，由油井产能可确定相应排量下的井底流压。设计排量一般是由配产方案给出的。由IPR曲线求流压
33、。,1、井底流压的确定,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,沉没度是根据油井的产量、气油比、原油粘度、含水率以及泵的进口设备等条件来确定。确定沉没度的一般原则是：1)生产气油比较低（80m3/m3)，并且控制套管压力生产时，沉没度应保持在150 m以上；,2、沉没度和沉没压力的确定,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,当沉没度确定后，便可利用有关方法计算或根据静液柱估算泵吸入口压力Pin。Pin=Pc+Ps,3)当产液量高、液体粘度大(如稠油或油水乳化 液时)，沉没度还应更高一些，大于200m。4)装气锚时，沉没度应小些。,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,3、下泵深度的确定,当井底流压Pwf和泵吸入口
34、压力Pin确定之后，应用多相管流计算方法，可求出泵吸入口在油层中部以上的高度Hp，则下泵深度Lp为油层中部深度Ho减去Hp。Lp=Ho-Hp,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,4、冲程和冲次的确定 冲程和冲次是确定抽油泵直径、计算悬点载荷的前提，选择时应遵循下述原则：1）一般情况下应采用大冲程、小泵径的工作方式，这样既可以减小气体对泵效的影响，也可以降低液柱载荷，从而减小冲程损失；2）对于原油比较稠的井，一般是选用大泵径、大冲程和低冲次的工作方式；,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,3）对于连抽带喷的井，则选用高冲次快速抽汲，以增强诱喷作用；4）深井抽汲时，要充分注意振动载荷影响的和配合不利区；5
35、）所选择的冲程和冲次应属于抽油机提供的选择范围之内。,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,5、抽油泵的选择,抽油泵的选择包括泵径、泵的类型及其配合间隙的选择。泵径是根据前面确定的冲程、冲次、配产方案给出的设计排量以及统计给出的泵效，由计算得出。,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,泵型取决于油井条件：管式泵：在1000 以内的油井，含砂量小于 0.2%，油井结蜡较严重或油较稠；杆式泵：产量较小的中深或深井。活塞和衬套的配合间隙，要根据原油粘度、井温以及含砂量等资料来选择，参见表31。,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,表3-1 活塞与衬套的配合间隙选择,有杆泵泵效的影响因素及提高措施,一、理论示功图 抽
36、油泵工作状况的好坏，直接影响抽油井的系统效率，因此，需要经常进行分析，以采取相应的措施。,分析依据：地面实测示功图。,示功图：悬点载荷与悬点位移之间的关系曲线图，它实际上直接反映的是光杆的工作情况，因此又称为光杆示功图或地面示功图。,有杆泵工况分析,实际井将受泵制造质量、安装质量，以及砂、蜡、水、气、稠油和腐蚀等多种因素的影响，所以，实测示功图的形状很不规则，需对照理论示功图分析。,有杆泵工况分析,ABC为上冲程静载变化线:,上冲程,游动阀,固定阀,有杆泵工况分析,2.静载荷作用的理论示功图,CDA为下冲程静载变化线：,下冲程,游动阀,固定阀,*若不计杆管弹性，静载作用下理论示功图为矩形。,静
37、载荷作用的理论示功图为一平行四边形,有杆泵工况分析,绘制步骤：1）计算，,Sp；2）绘图。,有杆泵工况分析,2.惯性和振动载荷作用的理论示功图,（1）惯性载荷,前半：由大变小的向下的惯性力，（加载）；后半：由小变大的向上的惯性力，（减载）；,上冲程,前半：由大变小的向上的惯性力，（减载）；后半：由小变大的向下的惯性力，（加载）；,下冲程,有杆泵工况分析,（2）振动载荷 把震动引起的悬点载荷叠加在四边ABCD上。振动发生在粘性液体中，为阻尼振动，逐渐减弱,因此叠加之后在BC线和D A线上就出现了逐渐减弱的波浪线。另外，由于振动载荷的方向具有对称性，反映在示功图上的振动载荷也是按上、下冲程对称的。
38、,有杆泵工况分析,3.气体影响下的理论示功图,呈现明显的“刀把”形。,有杆泵工况分析,原因：在下冲程末余隙内还残存一定数量的溶解气，上冲程开始后泵内的压力因气体膨胀而不能很快降低，使吸入阀打开滞后(B点)、加载缓慢。下冲程由于气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，排出阀打开滞后(D点)，因此使得卸载变得缓慢(CD)。,有杆泵工况分析,气体影响使泵效降低值为：,有杆泵工况分析,4.漏失影响下的理论示功图,1）排出部分漏失（只发生在上冲程）,排出部分座封不严，活塞与衬套间隙失，使活塞上部液体漏到活塞下部的工作筒内。所以悬点载荷不能及时上升到最大值（由B B）,使加载缓慢。,（1）上前半冲程：,有杆泵工
39、况分析,4.漏失影响下的理论示功图,（2）上后半冲程：活塞上行速度减慢，在（C点），又出现了漏失液体的“顶托”作用，使悬点负荷提前卸载，到上死点时，悬点载荷已降至C点。,有杆泵工况分析,（3）当漏失量很大时，由于漏失液体对活塞的“顶托”作用很大，上冲程载荷远低于最大载荷，如AC，使吸入阀始终关闭，泵排量为0。,有杆泵工况分析,2）吸入部分漏失（只发生在下冲程）,下冲程开始后，由于吸入阀漏失使泵内压力不能及时提高，延缓了卸载过程，同时，使排出阀不能及时打开。吸入部分漏失造成排出阀打开滞后（DD）和提前关闭（AA），活塞的有效排出冲程：,有杆泵工况分析,二、典型示功图分析 典型示功图是指某一因素影
40、响十分明显，示功图的形状反映了该因素影响的基本特征。尽管实际情况很复杂，但总是存在一个最主要因素，因此可根据示功图判断泵的工作状况。,有杆泵工况分析,有杆泵工况分析,有杆泵工况分析,有杆泵工况分析,抽油泵的加工、检测与现场作业,部分抽油泵标准SY/T 5689-2006单螺杆抽油泵地面驱动装置Q/CNPC 81-2003(中石油)|抽油泵可靠性评定规范 GB/T 18607-2001|抽油泵及其组件规范 SY/T 5549-2002|单螺杆抽油泵 SY/T 5059-2000|组合泵筒管式抽油泵 SY/T 5689-1995|单螺杆抽油泵地面驱动装置 SY/T 5998-1994|抽油泵采购规
41、定 SY/T 5872-1993|抽油泵检修规程 SY/T 5059-1991抽油泵SY/T 5004-1993潜油电泵选并原则及选泵设计方法SY/T 5873.1-1993有杆泵抽油作业工艺作法常规抽油,抽油泵的加工、检测与现场作业,一、加工,1、镍磷镀工艺 镍磷镀泵筒是一种采用化学处理的耐磨防腐泵筒。镍磷镀层是均一的单相组织，在腐蚀介质中，不易形成引起电化学的微电池效应，并且镀层空隙率低、组织结构严密，化学稳定性好，腐蚀介质不易进入。,深达14米的抽油泵泵筒镍磷镀处理炉,抽油泵的加工、检测与现场作业,一、加工,2、热熔喷焊工艺 热熔喷焊柱塞是把优质的镍基合金粉末，通过特殊的热熔喷焊技术，溶
42、化在基体表面，形成一层耐磨防腐的保护硬层。,热熔喷焊工艺,喷焊柱塞,抽油泵的加工、检测与现场作业,一、加工,3、配件防腐处理工艺 所有抽油泵配件磷化处理，起到防腐、防锈的功能。提高了使用寿命。,抽油泵配件,抽油泵的加工、检测与现场作业,一、加工,4、配套机加工设备,常用设备及型号,抽油泵的加工、检测与现场作业,一、加工,4、配套机加工设备,特种设备-长柱塞精磨机,抽油泵的加工、检测与现场作业,二、检测,1、密封性能检验检验目的：抽油泵组装后，对泵筒、各接头、吸入阀组件各密封面和油管螺纹进行密封性能检验。检验方法：泵筒一端接试压接头，另一端接吸入阀组件，启动试压泵后，紧接着将吸入阀关闭，在规定压
43、力下保持5min，压降不超过0.5MPa为合格。,抽油泵的加工、检测与现场作业,二、检测,2、间隙漏失量检验检验目的：检验组装后的泵筒与柱塞之间的漏失量是否符合要求。检验方法：经密封性能检验合格的抽油泵，泵筒内放入选配好的柱塞。一端接试压接头，另一端接上带孔的定位接头，按试验压力进行检验，泵筒长度小于3m的只试其下部漏失量，泵筒长度大于3m者分上、下两部进行检验。试验介质：使用GB25281轻柴油中的10号轻柴油，其运动粘度为20时，3mm/s。,抽油泵的加工、检测与现场作业,二、检测,3、灵活性能检验检验目的：检验泵筒在柱塞中运动的灵活性能。检验方法：泵组装后，柱塞置于泵筒内，往复拉动应该轻
44、快均匀，转动灵活，无阻滞现象。,抽油泵的加工、检测与现场作业,抽油泵试压机1、功能:抽油泵试压机能进行抽油泵的泵筒总成密封性能实验，和泵筒与柱塞之间配合间隙、漏失量测试。2、结构组成：由主机系统、操纵系统、注油系统和液压系统组成。,二、检测,抽油泵的加工、检测与现场作业,抽油泵试压机3、特点：2个主钳带动万向联轴节和浮动注油轴旋转利用浮动套总成浮动，防止上扣时损伤螺纹。液压系统为了节能和液压油温度过高，采用高低压泵组合，即满足流量，又满足压力。把储油箱和水泵增压器等放在机座里使结构更紧凑。易损件较少（只有背钳，钳牙和试压封堵）对于不同规格的抽油泵检测用横向行走和纵向行走小车解决泵的长短不一，使
45、检测易于操作。上扣持堵一端进油，一端放油与排气。使检测更加安全、可靠。,二、检测,抽油泵的加工、检测与现场作业,抽油泵真空检漏台型号：ZJA浮动凡尔：32-56固定凡尔：35-56用于检测抽油泵浮动凡尔和固定凡尔与球座的密封程度的专用设备、体积小，重量轻、性能可靠、易于操作。,二、检测,抽油泵的加工、检测与现场作业,注抽两用长柱塞泵现场施工,三、抽油泵的现场作业,抽油泵的加工、检测与现场作业,三、抽油泵的现场作业,1、检查泵筒上的出厂标记或接箍上的钢印，确认是本井所需要的抽油泵。2、下泵前检查泵筒有无弯曲，外露螺纹是否碰伤、锈蚀。3、进行下泵作业的井场，井口周围应保持清洁，以免沙石或其他物在下
46、泵过程中掉入井内，影响泵正常抽油。4、待下入的油管、抽油杆必须是无油泥、蜡、砂和污垢等赃物。5、抽油泵是配合较为精密的井下设备，下井起吊操作时，应加倍小心、谨慎。6、下泵中要使用抽油杆扶正器时，最下面的扶正器的安装位置应尽量靠近抽油泵，保证泵和油管的对中，从而减轻泵的磨损。7、对不同的特种抽油泵，在下泵作业前应了解其工作原理，和其特殊的施工注意事项。,螺杆泵的结构与工作原理,二、螺杆泵,1930年，螺杆泵被发明，并在美国获得第一个专利，31-32年在法国制造。我国1986年开始研究地面驱动螺杆泵。在我国的一些油田中稠油开采的相当突出的问题，稠油中含有出砂，含气现象，使油井工作条件及为复杂。在开
47、采高粘含砂含气的原油时，螺杆泵具有独特的优势。它是一种容积式泵，运动件（只有螺杆），没有阀和复杂的流道。油流扰动少，使水力损失大大降低。,1、系统组成及泵的工作原理,螺杆泵的结构与工作原理,结构与工作原理,螺杆泵由转子和定子组成的，转子是通过精加工、表面镀铬的高强度螺杆，定子就是泵筒，由一种坚固、耐油、抗腐蚀的合成橡胶精磨成型，然后被永久地粘接在钢壳体内而成。螺杆泵是靠空腔排油，即转子与定子间形成的一个个互不连通的封闭腔室，当转子转动时，封闭空腔沿轴线方向由吸入端向排出端方向运移。封闭腔在排出端消失，空腔内的原油,也就随之由吸入端均匀地挤到排出端。同时，又在吸入端重新形成新的低压空腔将原油吸入
48、。这样，封闭空腔不断地形成、运移和消失，原油便不断地充满、挤压和排出，从而把井中的原油不断地吸入，通过油管举升到井口。,螺杆泵的结构与工作原理,螺杆泵的结构与工作原理,优点：由于螺杆在橡皮衬套表面的运动带有滚动和滑动的性质，使砂粒不易沉积。由于衬套和螺杆间的容积均匀变化而产生的抽汲和推挤作用，使油气混输的效果较好。尺寸小，质量轻，制造容易，维修方便，运动部件少，排量均匀。缺点：橡皮衬套易磨损，下部径向上止推轴承易损坏，周期短。,螺杆泵的结构与工作原理,2.螺杆泵的理论排量,螺杆泵的结构与工作原理,螺杆在衬套中的位置不同时，它们之间的接触点也就不同。当螺杆断面在衬套长圆形断面的两端时，螺杆和衬套
49、的接触为半圆弧线；而在衬套的其它位置时，螺杆和衬套仅有两点接触。由于螺杆和衬套是连续啮合的，这些接触点就构成了密封线，在衬套的一个导程T内便形成一个密封腔室。这样，在沿单螺杆泵的全长上，衬套内螺旋面与螺杆的螺旋面形成了一个个封闭腔室。可见，衬套螺杆副的长度至少为衬套的一个导程，才能形成完整的密封腔。,螺杆泵的结构与工作原理,式中Qt泵的理论排量，m3/d；e螺杆的偏心距，m；n螺杆的转速，r/min；dp螺杆截面的直径，dp=2r，m；T衬套的导程，T=2t,m；t螺杆的螺距，m。,则泵的理论排量为:,泵每转排量为:,螺杆泵的结构与工作原理,3.泵的容积效率和系统效率 1)泵的实际排量Q与理论
50、排量Qt的比值，称为泵的容积效率，记作，用公式表达为,泵的容积效率实质上是一个排量系数，它与泵扬程、转子与定子间配合的过盈量、转子的转速以及举升液体的粘度等参数有关，是一个多变量函数。,螺杆泵的结构与工作原理,2)泵的系统效率定义为泵的有功功率(水力功率)Ph与泵的输入功率Pin之比，即其中：,螺杆泵的结构与工作原理,潜油电泵全称为电动潜油离心泵，简称电泵，是重要的机械采油方法。优点：排量大、自动化程度,三、潜油电泵采油,潜油电泵,(1)地面部分:包括变压器、控制屏、接线盒和特殊井口装置等。(2)中间部分:主要有油管和电缆。(3)井下部分:主要有多级离心泵、油气分离器、潜油电机和保护器。,1.
