04有杆泵及无杆泵采油技术
合集下载
04有杆泵及无杆泵采油技术
石油天然气工程学院
第一节 游梁式抽油装置及泵的工作原理
2、抽油泵
抽油泵是将机械能转化为流体压能的设备。
主要组成
工作筒(外筒和衬套) 柱塞 游动凡尔(排出阀) 固定凡尔(吸入阀)
柱塞 游动凡尔 工作筒 固定凡尔
石油天然气工程学院
第一节 游梁式抽油装置及泵的工作原理
Hale Waihona Puke 泵的类型按照抽油泵在油管中的固定方式可分为： 管式泵和杆式泵
A-管式泵
B-杆式泵
1—油管；2—锁紧卡；3—柱塞；4—游动凡尔；5—工作筒；6—固定凡尔
石油天然气工程学院
第一节 游梁式抽油装置及泵的工作原理
（1）管式抽油泵： －下泵深度较小的高产油井
特
工作筒在地面组装好后接在油管 柱下端，随油管一起下入井内，
点
然后投入固定凡尔，最后把柱塞
接在抽油杆柱下端下入泵筒内。
柱塞上下抽汲一次为一个冲程在一个冲程内完一分钟内完成的冲程次数叫冲数冲次第一节第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理游梁式抽油装置及泵的工作原理泵的理论排量及泵效泵的理论排量及泵效第一节第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理游梁式抽油装置及泵的工作原理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柱塞在柱塞在泵内让出容积泵内让出容积井内液体进泵井内液体进泵和和从泵内排出井内液体从泵内排出井内液体
在实际生产中，由于油管、抽油杆的弹性伸缩、气体进泵、砂、 蜡等各种因素影响，实际产量往往小于理论排量Qt。
泵效：实际产量Q与理论产量Qt的比值
＝ Q
Qt
泵效的大小反映了泵的工作状况，泵效越大，泵的工 作条件越好。
石油天然气工程学院
第一节 游梁式抽油装置及泵的工作原理 （二)泵的理论排量及泵效
第一节 游梁式抽油装置及泵的工作原理
2、抽油泵
抽油泵是将机械能转化为流体压能的设备。
主要组成
工作筒(外筒和衬套) 柱塞 游动凡尔(排出阀) 固定凡尔(吸入阀)
柱塞 游动凡尔 工作筒 固定凡尔
石油天然气工程学院
第一节 游梁式抽油装置及泵的工作原理
Hale Waihona Puke 泵的类型按照抽油泵在油管中的固定方式可分为： 管式泵和杆式泵
A-管式泵
B-杆式泵
1—油管；2—锁紧卡；3—柱塞；4—游动凡尔；5—工作筒；6—固定凡尔
石油天然气工程学院
第一节 游梁式抽油装置及泵的工作原理
（1）管式抽油泵： －下泵深度较小的高产油井
特
工作筒在地面组装好后接在油管 柱下端，随油管一起下入井内，
点
然后投入固定凡尔，最后把柱塞
接在抽油杆柱下端下入泵筒内。
柱塞上下抽汲一次为一个冲程在一个冲程内完一分钟内完成的冲程次数叫冲数冲次第一节第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理游梁式抽油装置及泵的工作原理泵的理论排量及泵效泵的理论排量及泵效第一节第一节游梁式抽油装置及泵的工作原理游梁式抽油装置及泵的工作原理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柱塞在柱塞在泵内让出容积泵内让出容积井内液体进泵井内液体进泵和和从泵内排出井内液体从泵内排出井内液体
在实际生产中，由于油管、抽油杆的弹性伸缩、气体进泵、砂、 蜡等各种因素影响，实际产量往往小于理论排量Qt。
泵效：实际产量Q与理论产量Qt的比值
＝ Q
Qt
泵效的大小反映了泵的工作状况，泵效越大，泵的工 作条件越好。
石油天然气工程学院
第一节 游梁式抽油装置及泵的工作原理 （二)泵的理论排量及泵效
石油工程概论-张红玲 第八章 有杆泵及无杆泵采油技术(2006.10)
链条抽油机结构示意图
从动链轮
皮带
除具有链条抽 油机的优点外， 链条 由于采用高强 度皮带代替钢 丝绳，使用寿 命长、性能好。
平衡重 主动链轮
ROTAFLEX皮带抽油机结构图
圆弧面的后驴头
部分连杆用柔性索
•减少悬点的惯 性载荷； •实现长冲程。 •能够满足不同 粘度原油开采 的需要。
电机安在底座专用的滑轨上
2.抽油杆（rod）
主要功能：传递能量
1-外螺纹接头； 2-卸荷槽； 3-推承面台肩； 4-扳手方径； 5-凸缘； 6-圆弧过渡区
抽油杆的杆体直径：13、16、19、22、25、28、32、38mm
抽油杆的长度一般为8000mm或7620mm，另外，为了调节 抽油杆柱的长度，还有长度不等的抽油杆短节。 抽油杆的强度：C级杆、D级杆、 K级杆
pt
(5)气举是利用气体膨胀使井筒流
体密度降低的机理采油； (6)气举阀的作用是降低气举启动压 力，从而选择小功率的压缩机，节
约投资。
⑺节点分析在自喷井设计及预测中的应用：
①不同油嘴下的产量预测与 油嘴选择 ②油管直径的选择 ③预测油藏压力变化对产 量的影响 ④停喷压力预测
完
第八章
有杆泵及无杆泵采油技术 主要内容
⑷抽油机平衡
在下冲程中把能量储存起来，在上冲程中利用储存的能 量来帮助电动机做功，从而使电动机在上下冲程中都做相等 的正功。 气动平衡 气包内的气体压缩与膨胀 多用于大型抽油机； 游梁平衡：游梁尾部加平衡重； 机械平衡
平 衡 方 式
曲柄平衡(旋转平衡)：平衡块加在曲柄上；
复合平衡(混合平衡)： 游梁尾部和曲柄上都有平衡重。
思考题
管式泵与杆式泵的主要区别
A-管式泵
从动链轮
皮带
除具有链条抽 油机的优点外， 链条 由于采用高强 度皮带代替钢 丝绳，使用寿 命长、性能好。
平衡重 主动链轮
ROTAFLEX皮带抽油机结构图
圆弧面的后驴头
部分连杆用柔性索
•减少悬点的惯 性载荷； •实现长冲程。 •能够满足不同 粘度原油开采 的需要。
电机安在底座专用的滑轨上
2.抽油杆（rod）
主要功能：传递能量
1-外螺纹接头； 2-卸荷槽； 3-推承面台肩； 4-扳手方径； 5-凸缘； 6-圆弧过渡区
抽油杆的杆体直径：13、16、19、22、25、28、32、38mm
抽油杆的长度一般为8000mm或7620mm，另外，为了调节 抽油杆柱的长度，还有长度不等的抽油杆短节。 抽油杆的强度：C级杆、D级杆、 K级杆
pt
(5)气举是利用气体膨胀使井筒流
体密度降低的机理采油； (6)气举阀的作用是降低气举启动压 力，从而选择小功率的压缩机，节
约投资。
⑺节点分析在自喷井设计及预测中的应用：
①不同油嘴下的产量预测与 油嘴选择 ②油管直径的选择 ③预测油藏压力变化对产 量的影响 ④停喷压力预测
完
第八章
有杆泵及无杆泵采油技术 主要内容
⑷抽油机平衡
在下冲程中把能量储存起来，在上冲程中利用储存的能 量来帮助电动机做功，从而使电动机在上下冲程中都做相等 的正功。 气动平衡 气包内的气体压缩与膨胀 多用于大型抽油机； 游梁平衡：游梁尾部加平衡重； 机械平衡
平 衡 方 式
曲柄平衡(旋转平衡)：平衡块加在曲柄上；
复合平衡(混合平衡)： 游梁尾部和曲柄上都有平衡重。
思考题
管式泵与杆式泵的主要区别
A-管式泵
无杆泵采油课程包课件
无杆泵采油技术应用范围
01
02
03
稠油开采
无杆泵采油系统适用于高 粘度、高凝固点的稠油开 采，通过优化参数和设备 配置，可实现高效开采。
深层油藏开发
无杆泵采油系统具有较大 的扬程和排量范围，适用 于深层、超深层油藏的开 发，可提高采收率。
水平井、斜井开采
无杆泵采油系统可适应各 种复杂的井身结构，包括 水平井、斜井等，实现高 效开采。
控制系统设计
设计可靠的控制系统，实 现泵的启停、调速和保护 功能，确保安全生产。
举升方式优化及调整策略
举升方式优化
根据生产动态和地层特性，优化无杆 泵的举升方式，提高泵效和产量。
调整策略制定
针对生产中出现的问题，制定相应的 调整策略，如更换泵型、调整工作制 度等。
04 生产现场操作管 理与维护保养制 度建立
气体驱动原理
利用地面压缩机将高压气体注入 井下气体马达，通过马达驱动抽 油泵进行采油。
无杆泵采油技术优势
节能降耗
无杆泵采油系统无需长长的抽油 杆和抽油机，减少了能量损失和
设备维护成本。
增产增效
无杆泵采油系统可实现井下设备的 灵活配置，适应各种复杂的油井条 件，提高采油效率。
环保安全
无杆泵采油系统无需使用传统的机 械采油设备，减少了噪音和振动， 改善了工作环境，同时也降低了安 全风险。
锚定装置
将抽油泵固定在井下，防止其 移动或损坏。
筛管
防止大颗粒物进入泵筒，保护 抽油泵免受损坏。
油管
连接抽油泵和井口，实现原油 的输送。
控制系统及监测技术
控制柜
对地面驱动系统进行控制，实现启动、停止、 调速等功能。
自动化控制技术
采油机械——有杆泵采油
(2)游梁
游梁的作用：游梁安装在支 架轴承上，作用是绕支点 轴承作摇摆运动来传递动 力，同时也是承受负荷的 主要构件。
游梁安装的要求：为了校准 驴头中心与井口中心一致, 往往在游梁上焊上2—4个 顶丝，并且将游梁上的 “U”型卡子的孔开成长方 形的。亦有在抽油机支架 上焊上2—4个顶丝，用来 调节小轴的轴承位置。
安装时要注意曲柄孔、曲柄孔 键槽、锥形套和键等应有良 好的配合，否则易滚键或断 曲柄销。
(5)曲柄
曲柄的位置：曲柄安装在 减速器输出轴两端共 两个。
曲柄的结构：曲柄上有 4—8 个 圆 孔 ， 调 节 冲 程时可将曲柄销子固 定在任何一个适当的 孔里。图为曲柄和平 衡块的安装图。
(5)曲柄
曲柄的安装:曲柄一端有开口 的大孔,是用它把曲柄安装 在减速器的输出轴上。安 装时键槽孔要对正,然后将 键打入键槽,再将孔旁的差 动螺丝或T型螺丝上紧。曲 柄两侧的两个大铁块叫平 衡块，平衡块是用T型螺丝 与曲柄紧固在一起。平衡 块上面标的箭头处是平衡 块的中心线，它是供调平 衡时应用的。
(3)横梁
横梁的作用：是连接连杆 与游梁之间的桥梁，动 力经过横梁才能带动游 梁作摇摆运动
横梁的形式: 一般有三种, 一种是直形横梁，另一 种是船形横梁，还有一 种是翼形横梁。
横梁结构：多采用型钢焊 接结构，如船形横梁 ( 图 a) ， 也 有 少 数 铸 造 横梁，如翼形横梁(图b)
第4堂开始
普通式抽油机结构简图
2.游梁式抽油机的结构：
(1)驴头
驴头的安装形式： 驴头是装在游梁近
井口端的一个带弧面构 件，由钢板或三角铁焊 接制成。 驴头的作用：
在游梁摆动的情况 下保证光杆始终对准井 口中心位置。
驴头的类型:
有杆泵采油技术讲解
一、抽油机
是抽油机一深井泵采油系统的主要地面设备
（一）抽油机的分类
机械式传动抽油机 按传动方式可分为
液压传动抽油机
常规式抽油机 曲柄平衡
游梁式抽油机 前置( 移 )抽油机 气动平衡
按外形结构和
异形游梁式抽油机
原理可分为
塔架式抽油机
无梁式抽油机 链条式抽油机
矮形异相曲柄平衡抽油器、驴头、游梁、 横梁、连杆、支架、曲柄、平 衡块、减速箱、刹车装置、底 座及各种连接轴承组成。
辅机：
由电动机 , 电路控制装置 组成
3.主要部件的作用:
(1)驴头与游梁的连接方式有三种 ： 悬挂式连接 穿销式连接 螺栓连接
(2)驴头移开井口的方法：
上翻式 :修井时把驴 头翻到游梁上，驴 头穿销为横穿式 , 可 上翻 1800。可以用 大钩提放，方便迅 速，但笨重不安 全．
有杆泵采油技术
在油田开发过程中,如油井不能自喷,则必须 借助机械的能量进行采油．机械采油是指人为 地通过各种机械从地面向油井内补充能量,举油 出井的生产方式．
有杆泵采油 目前使用的机械采油
无杆泵采油
培训内容
抽油机—深井泵采油系统
深井泵采油系统 —抽油机
1.抽油机
主要内容： 2.抽油杆
3.抽油泵
非常规型抽油机
1. 异形游梁式抽油机
①结构特点 ：
用一个后驴头来代替了普通游梁式抽油机的尾 轴 , 并用一根驱动绳辫子来连接横梁 , 构成了 抽油机的四连杆机构。
②工作原理： 电动机将其动力传递给减速器 , 经曲柄、连杆、 横梁、驱动绳辫、后驴头带动前驴头绕支架轴摆 动。前驴头上下运动通过悬绳器带动抽油杆、活 塞上下往复运动,抽油出井。
块 (5) 平衡块 : 减小上下行载荷
延大采油工程原理与设计课件04无杆泵采油
第四章 无杆泵采油
无杆泵采油：用电缆或高压液体将地面能量传输到井下，带动井下机组工作把原 油抽至地面。
内容提要 第一节 电动潜油离心泵采油 第二节 水力泵采油 第三节 螺杆泵采油 第四节 人工举升方式优选
第一节 电动潜油离心泵采油
电动潜油离心泵简称潜油电泵或电潜泵或电泵， 20世纪20年代中后期开始在美国应用。
第一节 电动潜油离心泵采油 分离器分可为沉降式和旋转（离心） 式两种。沉降式分离器是靠重力分异进行 油气分离的，其效果较差，适合于气液比 低于10%的井。旋转式分离器是靠旋转时 产生的离心力进行油气分离的，分离效果 较好，在吸入口气液比低于30%的范围内 使用，分离效率可达90%以上。
作为井液进入泵的吸入口
分离器
通常由于地面出油管线的压力波动较小，可将井口压力作为 常数。
设计的油井生产系统范围从井口到油层，把井口、泵处、井
第一节 电动潜油离心泵采油
潜油电机是一般是两极三相鼠笼 式异步感应电动机，与其它异步电动 机工作原理相同。其主要特点是，外 形呈细长型；定子和转子分节；电机 内充满专用润滑油，起润滑、冷却、 增强电机绝缘性能和平衡电机内外压 力的作用。
第一节 电动潜油离心泵采油
保护器是利用井液 与电机油的密度差异， 以防止井液进入电机造 成短路而烧毁电机的装 置;平衡电机内压力和 井筒压力
第一节 电动潜油离心泵采油
控制柜用于控制潜油电 泵的启动、停机及电机和电 缆系统的短路、电机过载或 欠载的自动保护。控制柜上 安装的电器仪表能自动记录 电机的运行电流，并能随时 检测电流、电压等多项参数。
接线盒（the junction box ）
作用： ➢连接控制屏到井口之间的电缆；安装在井口和控制屏之间 ➢将井下电缆芯线内上升至井口的天然气放空，防止天然气进入控制屏，使控制屏产生电 火花时引起爆炸
无杆泵采油：用电缆或高压液体将地面能量传输到井下，带动井下机组工作把原 油抽至地面。
内容提要 第一节 电动潜油离心泵采油 第二节 水力泵采油 第三节 螺杆泵采油 第四节 人工举升方式优选
第一节 电动潜油离心泵采油
电动潜油离心泵简称潜油电泵或电潜泵或电泵， 20世纪20年代中后期开始在美国应用。
第一节 电动潜油离心泵采油 分离器分可为沉降式和旋转（离心） 式两种。沉降式分离器是靠重力分异进行 油气分离的，其效果较差，适合于气液比 低于10%的井。旋转式分离器是靠旋转时 产生的离心力进行油气分离的，分离效果 较好，在吸入口气液比低于30%的范围内 使用，分离效率可达90%以上。
作为井液进入泵的吸入口
分离器
通常由于地面出油管线的压力波动较小，可将井口压力作为 常数。
设计的油井生产系统范围从井口到油层，把井口、泵处、井
第一节 电动潜油离心泵采油
潜油电机是一般是两极三相鼠笼 式异步感应电动机，与其它异步电动 机工作原理相同。其主要特点是，外 形呈细长型；定子和转子分节；电机 内充满专用润滑油，起润滑、冷却、 增强电机绝缘性能和平衡电机内外压 力的作用。
第一节 电动潜油离心泵采油
保护器是利用井液 与电机油的密度差异， 以防止井液进入电机造 成短路而烧毁电机的装 置;平衡电机内压力和 井筒压力
第一节 电动潜油离心泵采油
控制柜用于控制潜油电 泵的启动、停机及电机和电 缆系统的短路、电机过载或 欠载的自动保护。控制柜上 安装的电器仪表能自动记录 电机的运行电流，并能随时 检测电流、电压等多项参数。
接线盒（the junction box ）
作用： ➢连接控制屏到井口之间的电缆；安装在井口和控制屏之间 ➢将井下电缆芯线内上升至井口的天然气放空，防止天然气进入控制屏，使控制屏产生电 火花时引起爆炸
有杆与无杆采油设备概述及对比
有杆采油装备与无杆采油装备概述及对比人类有着1600年左右的石油开采历史，直到1848年俄国工程师F.N. Semyenov在巴库东北方的Aspheron半岛开采了第一口现代油井后，人类才步入了现代化的石油开采时代。
其中机械采油装备经过了一百多年的发展，逐渐形成了当今有杆采油装备和无杆采油装备两大体系。
据统计，全世界约有100万口左右的在产油井，其中使用有杆采油装备的约占到90%以上，这些有杆采油装备的驱动装置采用游梁式抽油机的约占到80%以上。
（兰石以往出口抽油机型全部为游梁式抽油机。
）一. 机械采油装备概述机械采油装备基本可归纳为两大类，有杆采油装备和无杆采油装备。
1.有杆采油设备：位于地面的动力设备通过一系列的机械传动带动抽油杆柱，再由抽油杆柱带动井下抽油泵活塞上、下往复运动或旋转运动，将井内原油抽至地面的采油设备。
可分为：1) 杆式抽油泵：检泵方便，但结构复杂，制造成本较高，在相同的油管直径下允许下入的泵径较管式泵要小，适用于下泵深度较大，产量较小的油井。
该泵地面驱动装置为游梁式或非游梁式抽油机。
2）管式抽油泵：结构简单，成本低，在相同油管直径下允许下入的泵径比杆式泵大，因而排量大。
但检泵时必须拆卸油管，修井工作量大，故适用于下泵深度不大，产量较高的井。
该泵地面驱动装置为游梁式或非游梁式抽油机。
3）地面驱动螺杆泵：能够输送高粘度、高含砂量的原油，适应高气油比、中等深度低产井原油的需要，工艺简单、管理方便、低生产成本、具有高举升性能。
但螺杆泵缺点为油井抽油杆易断脱、油管漏失、结蜡严重、螺杆泵定子脱落、磨损严重等故障频繁。
该泵的驱动装置为螺杆泵电机，安置在地面采油树上。
2.无杆采油设备：不用抽油杆柱传递能量，而是用电缆或高压液体传递能量的采油设备统称为无杆采油设备。
其中可细分为：1）电泵类：a.电动潜油离心泵：是一种井下工作的多级离心泵，排量大、操作简单、管理方便、在防蜡方面有一定作用。
在有些高凝油、稠油情况下还需要加装一套原油稀释系统，由稀释管线向井下油层注入稀释液。
采油工程第四章无杆泵采油
1－动力液罐;２－三缸高压泵;３ －控制管汇;４－井口控制阀;５ －井下泵 图4-8 典型水力活塞泵采油系统
水力活塞泵系统主要由三部分组成：地面部分、井下部分 和连接地面井下的中间部分。 地面部分由地面动力液罐、三缸高压泵、控制管汇、井口控
制阀和井下泵组成，起着供给和处理动力液的作用;
井下部分是该系统的核心部件，由沉没泵、泵筒、固定阀三 个部分组成起着抽油的主要作用; 中间部分包括将动力液从地面部分送到井下机组的中心油 管，以及将抽取的原油和工作过的废动力液一起排 出地面的专门通道。
(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。
系统工作过程
工作过程 地面电源 变压器 电机所需工作电压输入 控制屏 电缆 井下电机 离心泵旋转 分离器输入泵内
带动 把井液通过
由泵叶轮 使井液逐级增压油管 举升到地面
水转注到下部层位，适用于油田注水开发或 气井排水采气。这种系统是从油套管环形空 间吸入流体进泵，通过尾管排出到下部层位。 电机
保护器
吸入口 泵 排出口
该系统的安装方式与标准安装方式也不同，
泵和电机的位置也是颠倒的，从上到下依次 是电机、保护器、吸入口、泵、排出口。
二、 电流卡片分析
记录的电流与潜油电机的工作电流成线性关系， 它的变化情况能够反映潜油电机的运行状况。 按运行时间分，电流卡片有24 h和7 d两种规格。 对于新投产或作业的井，由于电泵运转状况还不 够稳定，需要随时监测，因此采用24 h的电流卡片。 当电泵机组运行状况稳定后，一般用7 d电流卡片。 用于分析的电流卡片，一般是指24 h电流卡片。
为避免由于电压波动 对电泵机组造成不利的影 响，应尽量间隔开这些负 载。
水力活塞泵系统主要由三部分组成：地面部分、井下部分 和连接地面井下的中间部分。 地面部分由地面动力液罐、三缸高压泵、控制管汇、井口控
制阀和井下泵组成，起着供给和处理动力液的作用;
井下部分是该系统的核心部件，由沉没泵、泵筒、固定阀三 个部分组成起着抽油的主要作用; 中间部分包括将动力液从地面部分送到井下机组的中心油 管，以及将抽取的原油和工作过的废动力液一起排 出地面的专门通道。
(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。
系统工作过程
工作过程 地面电源 变压器 电机所需工作电压输入 控制屏 电缆 井下电机 离心泵旋转 分离器输入泵内
带动 把井液通过
由泵叶轮 使井液逐级增压油管 举升到地面
水转注到下部层位，适用于油田注水开发或 气井排水采气。这种系统是从油套管环形空 间吸入流体进泵，通过尾管排出到下部层位。 电机
保护器
吸入口 泵 排出口
该系统的安装方式与标准安装方式也不同，
泵和电机的位置也是颠倒的，从上到下依次 是电机、保护器、吸入口、泵、排出口。
二、 电流卡片分析
记录的电流与潜油电机的工作电流成线性关系， 它的变化情况能够反映潜油电机的运行状况。 按运行时间分，电流卡片有24 h和7 d两种规格。 对于新投产或作业的井，由于电泵运转状况还不 够稳定，需要随时监测，因此采用24 h的电流卡片。 当电泵机组运行状况稳定后，一般用7 d电流卡片。 用于分析的电流卡片，一般是指24 h电流卡片。
为避免由于电压波动 对电泵机组造成不利的影 响，应尽量间隔开这些负 载。