有杆抽油系统-第3章-抽油泵讲解课件.ppt
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- 有杆抽油 系统 抽油泵 讲解 课件
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1、第第3 3章章 抽油泵抽油泵 China University of Petroleum第第3 3章章 抽油泵抽油泵 有杆抽油泵属于一种特殊形有杆抽油泵属于一种特殊形式的往复泵,动力从地面经抽油式的往复泵,动力从地面经抽油杆传到井下,抽油泵的柱塞在抽杆传到井下,抽油泵的柱塞在抽油杆柱的带动下作往复运动,将油杆柱的带动下作往复运动,将油井中的液体举升到地面,其工油井中的液体举升到地面,其工作原理图如图所示。有杆抽油泵作原理图如图所示。有杆抽油泵简称有杆泵。简称有杆泵。有杆抽油泵属于一种特殊形有杆抽油泵属于一种特殊形式的往复泵,动力从地面经抽油式的往复泵,动力从地面经抽油杆传到井下,抽油泵的柱塞在
2、抽杆传到井下,抽油泵的柱塞在抽油杆柱的带动下作往复运动,将油杆柱的带动下作往复运动,将油井中的液体举升到地面,其工油井中的液体举升到地面,其工作原理图如图所示。有杆抽油泵作原理图如图所示。有杆抽油泵简称有杆泵。简称有杆泵。抽油泵主要由抽油泵主要由、(吸入阀或固定(吸入阀或固定阀)、阀)、(排出阀或游动阀)组成。(排出阀或游动阀)组成。(一一)泵的抽汲过程泵的抽汲过程 抽油杆柱带着柱塞向上运动,柱塞上的抽油杆柱带着柱塞向上运动,柱塞上的游动阀受管内液柱压力而关闭。游动阀受管内液柱压力而关闭。泵吸入的条件:泵吸入的条件:泵内压力泵内压力(吸入压力吸入压力)低于沉没压力。低于沉没压力。A-A-上冲程
3、上冲程1)1)上冲程上冲程 泵内压力降低,固定阀在环形空间液柱泵内压力降低,固定阀在环形空间液柱压力压力(沉没压力沉没压力)与泵内压力之差的作用下被与泵内压力之差的作用下被打开。打开。泵内吸入液体、井口排出液体。泵内吸入液体、井口排出液体。B-B-下冲程下冲程2)2)下冲程下冲程柱塞下行,固定阀在重力作用下关闭。柱塞下行,固定阀在重力作用下关闭。泵排出的条件:泵排出的条件:泵内压力泵内压力(排出压力排出压力)高于柱塞以上的液柱压力。高于柱塞以上的液柱压力。柱塞上下抽汲一次为一个冲程,在一个冲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。程内完成进油与排油的过程。光杆冲程光杆冲程
4、:光杆从上死点到下死点的距离。光杆从上死点到下死点的距离。泵内压力增加,当泵内压力大于柱塞以上泵内压力增加,当泵内压力大于柱塞以上液柱压力时,游动阀被顶开。液柱压力时,游动阀被顶开。柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部,使泵排出液体。部,使泵排出液体。(二(二)泵的理论排量泵的理论排量 泵的工作过程泵的工作过程是由三个基本环节所组成,即是由三个基本环节所组成,即、和和。SfVp 在理想情况下,活塞上、下一次进入和排出的液体在理想情况下,活塞上、下一次进入和排出的液体体积都等于柱塞让出的体积:体积都等于柱塞让出的体积:SNfVpm每分钟的排量为:每分钟的排量为:
5、SNfQpt1440每日排量每日排量:泵的理论排量泵的理论排量tQQ/(三)泵效计算(三)泵效计算泵效:泵效:在抽油井生产过程中,实际产量与理论产量的比值。在抽油井生产过程中,实际产量与理论产量的比值。影响泵效的因素影响泵效的因素(3)(3)漏失影响漏失影响(1)(1)抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩SSp入(2)(2)气体和充不满的影响气体和充不满的影响活液VV(4)(4)体积系数的影响体积系数的影响lBB1llB 抽油泵外径受井眼尺寸的限制,只能是立式结构。在冲次相抽油泵外径受井眼尺寸的限制,只能是立式结构。在冲次相同的条件下,要增加泵的排量,就须增大冲程长度,加长泵同
6、的条件下,要增加泵的排量,就须增大冲程长度,加长泵的尺寸。的尺寸。抽油泵在井下工作,有的需要装在抽油泵在井下工作,有的需要装在30003000多米的深处,这样,多米的深处,这样,柱塞上下压差很大,要维持柱塞与泵筒间的密封性和耐磨性,柱塞上下压差很大,要维持柱塞与泵筒间的密封性和耐磨性,提高泵效和延长使用寿命,就需要耐压泵筒和较长的柱塞。提高泵效和延长使用寿命,就需要耐压泵筒和较长的柱塞。抽油泵的工作和使用周期,受抽油杆强度和刚度的影响,如抽油泵的工作和使用周期,受抽油杆强度和刚度的影响,如抽油杆的变形和振动,影响柱塞有效冲程长度和泵的平稳性。抽油杆的变形和振动,影响柱塞有效冲程长度和泵的平稳性
7、。抽油泵在恶劣环境下连续工作。如油井含气、含砂;介质腐抽油泵在恶劣环境下连续工作。如油井含气、含砂;介质腐蚀、结垢;高压、高粘度流体和较高的温度等。蚀、结垢;高压、高粘度流体和较高的温度等。(1)(1)要有足够的强度和较好的密封性。要有足够的强度和较好的密封性。(2)(2)要求工作可靠,寿命长。对阀、柱塞、泵筒等要具有较要求工作可靠,寿命长。对阀、柱塞、泵筒等要具有较高的耐磨性和抗腐蚀性。高的耐磨性和抗腐蚀性。(3)(3)要有较高的泵效。要有较高的泵效。(4)(4)要求安装、使用和修理方便。要求安装、使用和修理方便。第第3 3章章 抽油泵抽油泵抽油泵的类型及基本参数抽油泵的类型及基本参数标准抽
8、油泵的结构及特点标准抽油泵的结构及特点软密封柱塞泵软密封柱塞泵组合抽油泵组合抽油泵 有杆泵的分类方式有很多种,按照有杆泵的分类方式有很多种,按照可将其分为可将其分为。按照按照分为分为,常规抽油泵又,常规抽油泵又称标准抽油泵,是按照标准设计的;专用泵是具有专门用途称标准抽油泵,是按照标准设计的;专用泵是具有专门用途的抽油泵,其结构与标准抽油泵不同,又称之为特种泵,如的抽油泵,其结构与标准抽油泵不同,又称之为特种泵,如抽稠泵、防砂泵等。抽稠泵、防砂泵等。按按,分为,分为。组合泵。组合泵的外筒内装有许多节衬套组成泵筒与柱塞配套,而整筒泵没的外筒内装有许多节衬套组成泵筒与柱塞配套,而整筒泵没有衬套。整
9、筒泵取代组合泵是有杆泵的巨大进步。有衬套。整筒泵取代组合泵是有杆泵的巨大进步。分类分类按照抽油泵在油管上的固定方式可分为:按照抽油泵在油管上的固定方式可分为:管式泵管式泵和和杆式泵。杆式泵。特点:特点:结构简单、成本低;泵径大,排量大;检泵时需结构简单、成本低;泵径大,排量大;检泵时需 起出油管,修井工作量大。起出油管,修井工作量大。应用范围:应用范围:下泵深度不大、产量较高的井。下泵深度不大、产量较高的井。(1 1)管式泵:)管式泵:是把外筒和衬套在地面组装好后,接是把外筒和衬套在地面组装好后,接在油管下部先下入井内,然后投入固定阀,最后把在油管下部先下入井内,然后投入固定阀,最后把活塞接在
10、抽油杆柱下端下入泵筒内。活塞接在抽油杆柱下端下入泵筒内。(2 2)杆式泵)杆式泵:是整个泵在地面组装好后接在抽油:是整个泵在地面组装好后接在抽油杆柱的下端,整体通过油管下入井内,由预先安装杆柱的下端,整体通过油管下入井内,由预先安装在油管预定位置上的卡簧固定在油管上。在油管预定位置上的卡簧固定在油管上。特点:特点:检泵不需起出油管,检泵方便;结构复杂,制检泵不需起出油管,检泵方便;结构复杂,制 造成本高;排量小。造成本高;排量小。适用范围:适用范围:下泵深度较大,但产量较低的井下泵深度较大,但产量较低的井 抽油泵型号表示方法抽油泵型号表示方法 管式抽油泵的泵筒是按设计的泵挂深度由油管接箍直管式
11、抽油泵的泵筒是按设计的泵挂深度由油管接箍直接连接在油管的下端,而柱塞则随抽油杆下入泵筒内。接连接在油管的下端,而柱塞则随抽油杆下入泵筒内。由由、及及组成,如下图所组成,如下图所示。示。1-1-油管接箍;油管接箍;2-2-加长短节;加长短节;3-3-往塞上往塞上部出油阀罩;部出油阀罩;4-4-泵筒接箍;泵筒接箍;5-5-上出油阀上出油阀球;球;6-6-阀座;阀座;7-7-柱塞;柱塞;8-8-泵筒;泵筒;9-9-柱塞柱塞下部出油阀罩;下部出油阀罩;10-10-下出油阀球;下出油阀球;11-11-阀阀座;座;12-12-打捞体;打捞体;13-13-导向套;导向套;14-14-弹簧;弹簧;15-15-
12、销子;销子;l6-l6-丝锥式打捞头;丝锥式打捞头;17-17-泵筒接泵筒接箍;箍;18-18-加长短节;加长短节;19-19-固定阀罩;固定阀罩;20-20-固定阀球;固定阀球;21-21-固定阀座;固定阀座;22-22-油管接箍;油管接箍;23-23-接头;接头;24-24-密封支撑环;密封支撑环;25-25-弹性芯弹性芯轴;轴;26-26-支撑套。支撑套。可打捞式管式抽油泵可打捞式管式抽油泵包括泵筒包括泵筒8 8、泵筒接箍、泵筒接箍4 4、1717,加长短节,加长短节2 2、1818、油管接箍油管接箍1 1、2222。由柱塞上部出油阀罩由柱塞上部出油阀罩3 3,上下出油阀球,上下出油阀球
13、5 5、1010与与阀座阀座6 6、1111,柱塞,柱塞7 7,柱塞下部出油阀罩,柱塞下部出油阀罩9 9组成。组成。由固定阀罩由固定阀罩1919、固定阀球、固定阀球2020、固定阀座、固定阀座2121及及接头接头2323组成,由锁紧装置将其固定。组成,由锁紧装置将其固定。由密封支承环由密封支承环2424、弹性芯轴、弹性芯轴2525、支承套、支承套2626组成。组成。由打捞体由打捞体1212、导向套、导向套1313、弹簧、弹簧1414、销子、销子1515、丝锥式打捞头、丝锥式打捞头1616组成。组成。是管式泵最主要的零件,其两端带有螺纹,内是管式泵最主要的零件,其两端带有螺纹,内表面经热处理,具
14、有良好的耐磨、耐腐蚀性能,并能保表面经热处理,具有良好的耐磨、耐腐蚀性能,并能保证与柱塞的高精度配合;泵筒接箍一端与泵筒连接并以证与柱塞的高精度配合;泵筒接箍一端与泵筒连接并以额定的上扣扭矩来保证其内孔端面与泵筒端面的密封,额定的上扣扭矩来保证其内孔端面与泵筒端面的密封,另一端由管螺纹与加长短节连接并密封。另一端由管螺纹与加长短节连接并密封。上下各一件,分别连接在两端的泵筒接箍上下各一件,分别连接在两端的泵筒接箍上,其内孔尺寸比泵筒内径略大一点,以保证柱塞在冲程上,其内孔尺寸比泵筒内径略大一点,以保证柱塞在冲程的上、下死点能越出泵筒一定长度,在泵筒全长范围内均的上、下死点能越出泵筒一定长度,在
15、泵筒全长范围内均匀地磨损,这样在修泵时配换合适的加大尺寸的新柱塞就匀地磨损,这样在修泵时配换合适的加大尺寸的新柱塞就比较容易。同时让柱塞冲出泵筒还可把泵筒中的积砂带出比较容易。同时让柱塞冲出泵筒还可把泵筒中的积砂带出泵筒外,起到保护泵筒工作面的作用。泵筒外,起到保护泵筒工作面的作用。油管接箍直接连接在井下油管下端,起到把管式抽油油管接箍直接连接在井下油管下端,起到把管式抽油泵固定在油管上的作用。泵固定在油管上的作用。由柱塞上部出油阀罩,上下出油阀球与阀座,由柱塞上部出油阀罩,上下出油阀球与阀座,柱塞,柱塞下部出油阀罩组成。柱塞,柱塞下部出油阀罩组成。按柱塞两端的螺纹形式分为外螺纹柱塞和内螺纹柱
16、塞。按柱塞两端的螺纹形式分为外螺纹柱塞和内螺纹柱塞。按表面强化工艺分为镀铬柱塞和喷焊柱塞。按表面强化工艺分为镀铬柱塞和喷焊柱塞。与与镀铬柱塞相比具有表面孔隙率低,耐腐蚀性能好,更耐磨损,镀铬柱塞相比具有表面孔隙率低,耐腐蚀性能好,更耐磨损,与各种内壁硬化和电镀的泵筒均能匹配使用等优点。与各种内壁硬化和电镀的泵筒均能匹配使用等优点。柱塞直径按与泵筒需要的配合间隙制成若干个尺寸等级以柱塞直径按与泵筒需要的配合间隙制成若干个尺寸等级以满足用户需要。满足用户需要。柱塞柱塞下部出油阀罩上与柱塞相连,内装下出油阀球与阀座。出油时下部出油阀罩上与柱塞相连,内装下出油阀球与阀座。出油时此处的局部压力损失较大,
17、所以应将其流道设计成流线型,而此处的局部压力损失较大,所以应将其流道设计成流线型,而阀球启闭时液压冲击很大,应适当提高它的强度与硬度。阀球阀球启闭时液压冲击很大,应适当提高它的强度与硬度。阀球与阀座是抽油泵的主要零件,其密封性要求高,工况又十分恶与阀座是抽油泵的主要零件,其密封性要求高,工况又十分恶劣,所以阀球与阀座的密封面要进行精密的研磨,还要注意它劣,所以阀球与阀座的密封面要进行精密的研磨,还要注意它的选材和热处理工艺。的选材和热处理工艺。由固定阀罩、固定阀球、固定阀座及接头组成。由固定阀罩、固定阀球、固定阀座及接头组成。固定阀罩上有一螺孔供打捞固定阀使用。固定阀罩上有一螺孔供打捞固定阀使
18、用。固定阀锁紧装置由密封支承环、弹性芯轴、支承套组成。固定阀锁紧装置由密封支承环、弹性芯轴、支承套组成。弹性芯轴上端与固定阀总成的接头用螺纹连接,并将密封支承弹性芯轴上端与固定阀总成的接头用螺纹连接,并将密封支承环压紧。弹性芯轴下端有弹性开口,安装时,在通过支承套内环压紧。弹性芯轴下端有弹性开口,安装时,在通过支承套内孔时,其弹性开口向内收缩,当密封支承环支承在支承套的锥孔时,其弹性开口向内收缩,当密封支承环支承在支承套的锥形密封面上时,弹性开口外径处的上圆锥面正好向上紧靠在支形密封面上时,弹性开口外径处的上圆锥面正好向上紧靠在支承套内孔的下圆锥面上,从而使固定阀总成不会上下窜动。当承套内孔的
19、下圆锥面上,从而使固定阀总成不会上下窜动。当地面动力通过固定阀打捞装置提升固定阀总成时,芯轴的弹性地面动力通过固定阀打捞装置提升固定阀总成时,芯轴的弹性开口向内收缩,随固定阀总成一起被打捞。开口向内收缩,随固定阀总成一起被打捞。封住泵筒内的井液,使其不回流。封住泵筒内的井液,使其不回流。下下端为油管螺纹,可连接气锚、砂锚、尾管等井下器具。端为油管螺纹,可连接气锚、砂锚、尾管等井下器具。固定阀打捞装置由打捞体、导向套、弹簧、销子、丝锥固定阀打捞装置由打捞体、导向套、弹簧、销子、丝锥式打捞头组成。式打捞头组成。用螺纹分别与柱塞下部出油阀座和导用螺纹分别与柱塞下部出油阀座和导套相连。套相连。内孔装销
20、子、弹簧和丝锥式打捞头。内孔装销子、弹簧和丝锥式打捞头。的的螺纹段上设计有类似丝锥的导向锥、刃口和容屑槽,以便打螺纹段上设计有类似丝锥的导向锥、刃口和容屑槽,以便打捞时对正固定阀罩上的螺孔,在旋进时易将螺孔中的积垢切捞时对正固定阀罩上的螺孔,在旋进时易将螺孔中的积垢切出,使打捞成功。出,使打捞成功。在打捞时起缓冲作用,一般用不锈钢在打捞时起缓冲作用,一般用不锈钢丝制造。丝制造。可防止打捞头旋转。可防止打捞头旋转。使用使用,可在不起下油管情况下将固,可在不起下油管情况下将固定阀打捞进行检修及下入泵内,操作方便。但由于打捞定阀打捞进行检修及下入泵内,操作方便。但由于打捞装置装在柱塞下端,增加了泵的
21、余隙容积,因此装置装在柱塞下端,增加了泵的余隙容积,因此。另外,由于将固定阀部分设计成可打捞式结构后,另外,由于将固定阀部分设计成可打捞式结构后,其油流道变小,因此也其油流道变小,因此也。采用下图所示的采用下图所示的。由于不。由于不可打捞式管式泵没有固定阀打捞装置,可打捞式管式泵没有固定阀打捞装置,可用于气油比可用于气油比较大的油井及含砂和稠油井。较大的油井及含砂和稠油井。另外,由于可打捞式管另外,由于可打捞式管式泵在打捞固定阀装置时成功率较低,最后不得不进式泵在打捞固定阀装置时成功率较低,最后不得不进行起下泵作业,所以,目前国内通常使用不可打捞式行起下泵作业,所以,目前国内通常使用不可打捞式
22、管式泵。管式泵。11油管接箍;油管接箍;22加长短节;加长短节;33往塞上部出油阀罩;往塞上部出油阀罩;44泵筒接箍;泵筒接箍;55上出油阀球;上出油阀球;66阀座:阀座:77柱塞;柱塞;88泵筒;泵筒;99柱塞下部出油阀罩;柱塞下部出油阀罩;1010下出油阀球;下出油阀球;1111阀座;阀座;1212阀座接头;阀座接头;1313泵筒接箍;泵筒接箍;1414加长短节;加长短节;1515固定阀罩;固定阀罩;l6l6固定阀球;固定阀球;1717固定阀座;固定阀座;1818进油接头。进油接头。不可打捞式管式抽油泵不可打捞式管式抽油泵 杆式泵在下泵时是将整个泵随抽油杆柱下入油管内杆式泵在下泵时是将整个
23、泵随抽油杆柱下入油管内的预定位置并固定,所以又称之为的预定位置并固定,所以又称之为。按固定装置在泵上的位置和在抽油时泵筒上下移动按固定装置在泵上的位置和在抽油时泵筒上下移动还是柱塞移动,可将杆式泵分成还是柱塞移动,可将杆式泵分成图图1 1;图图2 2;图图3 3。11阀杆异径接头;阀杆异径接头;22阀杆;阀杆;33导向套;导向套;44密封支承环;密封支承环;55芯轴;芯轴;66弹性套;弹性套;77接头;接头;88上加长接箍;上加长接箍;99柱塞上部出油阀罩;柱塞上部出油阀罩;1010阀座;阀座;1111泵筒;泵筒;1212柱塞;柱塞;1313柱塞下部出油阀罩;柱塞下部出油阀罩;1414阀球;阀
24、球;1515阀座;阀座;1616压帽;压帽;1717下加长接箍;下加长接箍;1818进油阀罩;进油阀罩;1919阀球;阀球;2020阀座;阀座;2121阀座接头;阀座接头;2222上接头;上接头;2323支承密封环;支承密封环;2424下接头。下接头。图图1 1 定筒式顶部固定杆式抽油泵定筒式顶部固定杆式抽油泵 柱塞经阀杆与抽油杆柱连接,并作上下运动,由泵顶部柱塞经阀杆与抽油杆柱连接,并作上下运动,由泵顶部的固定支承装置将泵筒固定在油管内的预定位置上。的固定支承装置将泵筒固定在油管内的预定位置上。定筒式顶部固定杆式泵由泵筒总成、柱塞总成、阀杆总定筒式顶部固定杆式泵由泵筒总成、柱塞总成、阀杆总成
25、、固定阀总成、泵固定装置和泵支承装置组成。成、固定阀总成、泵固定装置和泵支承装置组成。泵筒总成包括泵筒、上加长接箍、下加长接箍。泵筒是泵筒总成包括泵筒、上加长接箍、下加长接箍。泵筒是杆式泵最主要的零件之一,具有与管式泵泵筒相同的性能和杆式泵最主要的零件之一,具有与管式泵泵筒相同的性能和相似的结构,只是管壁比管式泵稍薄一些;上下加长接箍分相似的结构,只是管壁比管式泵稍薄一些;上下加长接箍分别连接在泵筒的两端,与管式泵加长接箍的作用相同。别连接在泵筒的两端,与管式泵加长接箍的作用相同。柱塞总成由柱塞上部出油阀罩、阀座、柱塞、柱塞下部柱塞总成由柱塞上部出油阀罩、阀座、柱塞、柱塞下部出油阀罩、阀球、同
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