无杆泵采油-采油工程课件.ppt

1、石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university 石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university 石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university一 电潜泵采油装置及其工作原理 电潜泵是井下工作的多级离心泵，同油管一起下入井内，电潜泵是井

2、下工作的多级离心泵，同油管一起下入井内，地面电源通过变压器、控制屏和潜油电缆将电能输送给井下潜地面电源通过变压器、控制屏和潜油电缆将电能输送给井下潜油电机，使电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，油电机，使电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把油井中的井液举升到地面。把油井中的井液举升到地面。电潜泵采油装置组成电潜泵采油装置组成:井下机组部分井下机组部分电力传输部分电力传输部分地面控制部分地面控制部分潜油电机、保护器、分离器和潜油电机、保护器、分离器和多级离心泵多级离心泵潜油电缆潜油电缆控制屏、变压器和接线盒控制屏、变压器和接线盒石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yan

3、an universityChapter 4Yanan university作用：作用：产生旋转磁场。产生旋转磁场。(2)(2)转子系统转子系统(3)(3)止推轴承止推轴承(4)(4)润滑油循环系统润滑油循环系统(1)(1)定子系统定子系统作用：作用：产生感应电流而受力转动，并输出机械扭矩。产生感应电流而受力转动，并输出机械扭矩。作用：作用：电机运行时，润滑各轴承；对电机润滑和冷却。电机运行时，润滑各轴承；对电机润滑和冷却。主要主要结构结构组成组成及其及其作用作用作用：作用：承受电机的轴向力。承受电机的轴向力。石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChap

4、ter 4Yanan university 石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university 石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university 石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Ya

5、nan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university 石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university 石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university 石油工程与环

6、境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university 油层 井底 泵机组 井口 分离器 电潜泵油井的生产系统是由电潜泵油井的生产系统是由油层、井油层、井筒、井下电泵机组和地面出油管线与筒、井下电泵机组和地面出油管线与分离器等四个子系统组成，分离器等四个子系统组成，每个子系每个子系统都有各自不同的流动规律。要使油统都有各自不同的流动规律。要使油井高效稳定的生产，就必须在生产系井高效稳定的生产，就必须在生产系统设计时充分利用统设计时充分利用各子系统协调各子系统协调时的时的油井生产规律。油井生产规律。石油工程与环境工程学院石油工程与环境工

7、程学院Yanan universityChapter 4Yanan university2.设计方法设计方法电潜泵生产系统设计的任务是在电潜泵生产系统设计的任务是在满足油井供液能力满足油井供液能力所确定的产量的前提下，确定所确定的产量的前提下，确定下泵深度、选择泵型下泵深度、选择泵型和计算工作参数和计算工作参数，使其达到，使其达到效率最高和能耗最低。效率最高和能耗最低。通常由于地面出油管线的压力波动较小，可将通常由于地面出油管线的压力波动较小，可将井口压力井口压力作作为常数。为常数。设计的油井生产系统范围从井口到油层，把设计的油井生产系统范围从井口到油层，把井口、泵处、井口、泵处、井底及油层看

8、作四个节点井底及油层看作四个节点，并把，并把泵作为功能节点，泵作为功能节点，求解时分别求解时分别以油藏压力为起点来计算以油藏压力为起点来计算泵的入口压力，泵的入口压力，以井口压力为起点来以井口压力为起点来计算计算泵的出口压力泵的出口压力，从而确定泵的，从而确定泵的总扬程总扬程。根据产量选择。根据产量选择泵型泵型后，再根据泵的总扬程及泵的特性曲线计算后，再根据泵的总扬程及泵的特性曲线计算泵的级数、排量、泵的级数、排量、效率和功率效率和功率，进而选择，进而选择电机、电缆及地面设备电机、电缆及地面设备。油层井底泵机组井口分离器节节点点石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan unive

9、rsityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境

10、工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university目前，在油田推广应用中，应目前，在油田推广应用中，应优先选用原油做动力液的开式循优先选用原油做动力液的开式循环多井集中泵站系统环多井集中泵站系统。在原油粘度较高或油井含水较高时，可。在原油粘度较高或油井含水较高时，可选用水做动力液的闭式循环多井集中泵站系统。选用水做动力液的闭式循环多井集中泵站系统。水力活塞泵采油系统水力活塞泵采油系统 在国内在国内,胜利油田、华北油田、海洋石油总公司是较胜利油田、华北油田、海洋石油总公司是较早采用水力活塞泵采油工艺的单位。早采用水力活塞泵采油工艺的单位。石油工程与环境工程

11、学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university固定式固定式整个泵随油管下入井内，优点是在相同尺寸的套管情况下，比其他类型泵的泵整个泵随油管下入井内，优点是在相同尺寸的套管情况下，比其他类型泵的泵径大、排量大，缺点是起泵必须起油管。径大、排量大，缺点是起泵必须起油管。插入式插入式泵泵工作筒随大直径油管下入井内，而沉没泵机组则用小直径油管下入，插到泵工作筒随大直径油管下入井内，而沉没泵机组则用小直径油管下入，插到

12、泵工作筒内。工作筒内。投入式投入式优点是起下泵方便，不用上作业队，节省修井作业费用；缺点是泵径受到限制，优点是起下泵方便，不用上作业队，节省修井作业费用；缺点是泵径受到限制，排量较小。排量较小。石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university根据井下泵液马达与抽油泵端的数目不同，又可分为双液马达泵和双泵端泵根据井下泵液马达与抽油泵端的数目不同，又可分为双液马达泵和双泵端泵。双液马达泵可增大扬程，双泵端泵可增大排量。双液马达泵可增大扬程，双泵端泵可增大排量。最常用的有如下三种，最常用的有如下三种，即：开式循环单管封隔器

13、投入式水力活塞泵、闭式循即：开式循环单管封隔器投入式水力活塞泵、闭式循环单管封隔器投入式水力活塞泵、开式循环平行管柱投入式水力活塞泵。环单管封隔器投入式水力活塞泵、开式循环平行管柱投入式水力活塞泵。投入式泵也叫自由泵，投入式泵也叫自由泵，(c-ec-e)即泵随油管下入井内，由封隔器把井筒上、即泵随油管下入井内，由封隔器把井筒上、下分隔，沉没泵在油管内液力作用下起下。下分隔，沉没泵在油管内液力作用下起下。表示了最简单的投入式泵油井表示了最简单的投入式泵油井装置装置，即开式循环单管封隔器投入式水力活塞泵油井装置的基本组成和工，即开式循环单管封隔器投入式水力活塞泵油井装置的基本组成和工作原理。投入式

14、泵油井装置基本由以下部分组成：作原理。投入式泵油井装置基本由以下部分组成：井口捕捉器、井口四通井口捕捉器、井口四通阀、中心油管、沉没机组、泵筒、固定阀和封隔器等阀、中心油管、沉没机组、泵筒、固定阀和封隔器等。封隔器把套管分为。封隔器把套管分为上、下两个空间，中心油管又把封隔器上部空间分为两个通道。上、下两个空间，中心油管又把封隔器上部空间分为两个通道。(e e)在中心油管旁多了一根小直径的旁通管，它直通泵筒上的乏动力液排出在中心油管旁多了一根小直径的旁通管，它直通泵筒上的乏动力液排出孔，因此乏动力液就不再和产出液混合而直接从此旁通管排出地面经少许孔，因此乏动力液就不再和产出液混合而直接从此旁通

15、管排出地面经少许处理后又进入地面泵反复使用，而产出液则从油套管环形空间返出，使原处理后又进入地面泵反复使用，而产出液则从油套管环形空间返出，使原油处理量减少了一半。油处理量减少了一半。所以，所以，闭式循环平行管柱投入式水力活塞泵的运行闭式循环平行管柱投入式水力活塞泵的运行成本最低成本最低，可以选用优质动力液或水基动力液。但是增加了地面上的乏动，可以选用优质动力液或水基动力液。但是增加了地面上的乏动力液管线和井内管柱的侧管，钢材消耗较多，作业费用也较高。力液管线和井内管柱的侧管，钢材消耗较多，作业费用也较高。(d)(d)为开式循环平行管柱投入式水力活塞泵，侧管接通封隔器下部的油套管为开式循环平行

16、管柱投入式水力活塞泵，侧管接通封隔器下部的油套管环形空间，通过此管把聚集在封隔器下部油套管环形空间的气体排出。由环形空间，通过此管把聚集在封隔器下部油套管环形空间的气体排出。由于没有乏动力液的专用通道，所以乏动力液仍必须和产出液混合后从油套于没有乏动力液的专用通道，所以乏动力液仍必须和产出液混合后从油套管环形空间排出。管环形空间排出。此种泵主要用于油井含气较高的情况。此种泵主要用于油井含气较高的情况。石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university。(2)液马达液马达：将动力液的压能转换为将动力液的压能转换为机械能机

17、械能带动泵工作，常用往复式液马达。带动泵工作，常用往复式液马达。(3)主控制滑阀：主控制滑阀：利用液压差动原理利用液压差动原理控制液马达和泵柱塞做往复运动的换向控制液马达和泵柱塞做往复运动的换向控制机构。控制机构。石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university高压动力液从中心油管经过通道高压动力液从中心油管经过通道a a进入液马达进入液马达下缸，作用在活塞下面的环形面积上。同时，下缸，作用在

18、活塞下面的环形面积上。同时，高压动力液还经过通道高压动力液还经过通道b b进入腔室进入腔室c c，再由通道，再由通道d d进入液马达上缸，作用在液马达活塞上面的进入液马达上缸，作用在液马达活塞上面的全面积上。因此液马达活塞上下两面都作用有全面积上。因此液马达活塞上下两面都作用有动力液的高压，但由于它上面的面积大于下面动力液的高压，但由于它上面的面积大于下面的面积，所以上面的总压力大于下面的总压力，的面积，所以上面的总压力大于下面的总压力，就是这个压力差的作用下，液马达进行下冲程。就是这个压力差的作用下，液马达进行下冲程。由于液马达活塞和泵活塞用一个活塞杆相连，由于液马达活塞和泵活塞用一个活塞杆

19、相连，前者的下冲程必然引起泵活塞的下冲程。此泵前者的下冲程必然引起泵活塞的下冲程。此泵是和一般抽油泵结构相同的单作用泵，因此，是和一般抽油泵结构相同的单作用泵，因此，下冲程时固定法关闭，而游动阀打开，抽油泵下冲程时固定法关闭，而游动阀打开，抽油泵排除下冲程中被吸入泵内的油层产出液。随着排除下冲程中被吸入泵内的油层产出液。随着液马达活塞的下冲程进行，活塞杆继续往下。液马达活塞的下冲程进行，活塞杆继续往下。活塞杆实际上是一个辅助控制滑阀，在杆身的活塞杆实际上是一个辅助控制滑阀，在杆身的上部和下部开有控制槽上部和下部开有控制槽e e和和f f当活塞接近下死点当活塞接近下死点时，它的上部控制槽时，它的

20、上部控制槽e e接通了主控制阀上下端接通了主控制阀上下端的腔室的腔室c c和和g g使高压动力液由控制槽使高压动力液由控制槽e e进入主控制法下端腔进入主控制法下端腔室室g g，由于主控制阀的上端面积小于下断面的，由于主控制阀的上端面积小于下断面的面积，在同样的高压动力液下，下面的总压力面积，在同样的高压动力液下，下面的总压力大于上面的总压力。所以主动滑阀推向上死点。大于上面的总压力。所以主动滑阀推向上死点。这是就开始进行上冲程。这是就开始进行上冲程。下下冲冲程程石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university高压液

21、继续从中心管通道高压液继续从中心管通道a a进入液马达下缸，进入液马达下缸，由于主控制阀位于上死点，由于主控制阀位于上死点，b b处堵塞，使得处堵塞，使得高压液无法通过高压液无法通过d d进入液马达上缸，这时，进入液马达上缸，这时，液马达上缸经过通道液马达上缸经过通道d d、主控制阀中部的环、主控制阀中部的环形空间形空间h h和抽取的油层产出液相沟通。因此，和抽取的油层产出液相沟通。因此，液马达的上缸充满低压油层产出液，而下缸液马达的上缸充满低压油层产出液，而下缸仍然有高压动力液。在此压力差作用下，液仍然有高压动力液。在此压力差作用下，液马达的活塞进行上冲程。上缸中工作过的乏马达的活塞进行上冲

22、程。上缸中工作过的乏废动力液和抽取的油层产出也相混合后，提废动力液和抽取的油层产出也相混合后，提升到地面。上冲程时，固定阀打开，而游动升到地面。上冲程时，固定阀打开，而游动阀关闭，进行吸油过程。随着液马达活塞上阀关闭，进行吸油过程。随着液马达活塞上冲程的进行，活塞杆继续往上，当活塞接近冲程的进行，活塞杆继续往上，当活塞接近上死点时，它下部的控制槽上死点时，它下部的控制槽f f是主控制滑阀是主控制滑阀的下腔室和抽取的原油相沟通。的下腔室和抽取的原油相沟通。这时，在主控制滑阀上端面作用有高压动力，这时，在主控制滑阀上端面作用有高压动力，下端面作用的是低压的油层产出液。在这个下端面作用的是低压的油层

23、产出液。在这个压力差的作用下，主控制滑阀就往下运动到压力差的作用下，主控制滑阀就往下运动到下死点。这样，就使液马达重新开始转入下下死点。这样，就使液马达重新开始转入下冲程。冲程。上上冲冲程程石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan universityPwfFpPfPdPnPd有效横截面有效横截面面积面积上冲程上冲程压力压力下冲程下冲程压力压力Aer Pn PnAepAer Pd PnAepAer PnPd AppApr Pd PsAppApr PsPd Apr PnPn 马达泵连杆石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Ya

24、nan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan universityPwfFpPfPdPnPd动力液Qn Pso混合液Pwh石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan universitymaxnereQQn nfrsdnpEPpEP1ppPwfFpPfPdPnPd动力液Qn

25、 Pso混合液Pwh石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university 石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university 石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universi

26、tyChapter 4Yanan universitytnAAR dnsdppppNnLQQM石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university dttesedsndnesedsppppppppNppppppppyKyNn122222111212RMKRRMRRytd石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan universitynsnnngppAQ371.0ssLcmpgQA24.3NMQppQppndnLsd石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Y

27、anan universityChapter 4Yanan universitynnftLgQgBQMsgowLssLcmpRfQpgQA11037.624.33石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university水力射流泵油井生产系统的设计步骤如下：水力射流泵油井生产系统的设计步骤如下：依据油层的流入动态，即依据油层的流入动态，即IPRIPR曲线，确定设计产液量下的井底流压力曲线，确定设计产液量

28、下的井底流压力 。从井底向上计算井筒压力分布，由泵的吸入口压力确定下泵深度。从井底向上计算井筒压力分布，由泵的吸入口压力确定下泵深度。确定井简温度系统的计算。确定井简温度系统的计算。确定井筒压力系统的计算。确定井筒压力系统的计算。在泵的特性曲线上，找出最高泵效下所对应的扬程。在泵的特性曲线上，找出最高泵效下所对应的扬程。由混合液井口压力，求出泵的混合液出口压力，从由混合液井口压力，求出泵的混合液出口压力，从推导出推导出 ，然后沿井筒向上求出动力液井口压力。，然后沿井筒向上求出动力液井口压力。求出泵在此工作条件下的工况参数。求出泵在此工作条件下的工况参数。)(2132MfppppH)(3221M

29、fpppp石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university 石油工程与环境工程学院石油工程与环境工程学院Yanan universityChapter 4Yanan university