无杆泵采油44采油新技术装备简介共34页
新型无杆水力采油装置研制与应用
ｍ，冲程 ４ ８ ． ｍ，冲次２ ７ｒｎ ． ｉ～， 日 ａ 注水量 ７ ２ｍ ，产 出液６ ０ｍ 。结果表 明，新型无杆水力采油 装置延长 了 抽油泵的使用寿命，彻底根除 了杆管偏磨 ，采用球阀换 向，对动力液要求较低 ，日常
维护简单。
关键词 无杆水力采油装置 动筒式结构
捕球钳
换向阀球
而带 动抽 油泵柱塞 运 动 。
引
言
随着油 田开 发地层 能量 的不 足 ，开采成 本也 相
应增加 ，目前中原油 田已将 ２ 泵下入 ３ ０ ８ ０ ２ ｍ，杆 管偏磨严重 ，冲程损失大 ，泵效低 ，能耗大。水力 活塞泵 因泵效高 、下泵深度大而受到用户好评 ，但
一
７ ２一
石 油 机
械
２０ ０ ６年
第３ ４卷
第 ９期
球 阀处 于开启 状 态 ，下缸筒 上 下腔 相通 ，从 油 管进
２０ ０ｍ 处 的 ￣４ｈ 柱塞 压力 为 ０ ４ ｉ ｍ
Ｆｌ ＝ ｐ ｇ Ｓ ￣ ＝ ２ ８ 水 ｈ ａ ９７ ７ Ｎ
入的高压动力液进入阀罩 ，经过换向球阀、下活塞
（．中原 油田分公 司第二采 油厂 ２ １ ．濮阳中石化集 团抽油泵厂）
摘要
针对 中原油田中后期开发存在的液面降低 、泵挂加深使得抽油机载荷增加、＞ 程损 失 中
增大 、杆管偏磨严重等问题 ，研制 了新型无杆水力采油装置。该装置采用球 阀换向，冲程长、冲 次低。现场试验时 ｓ ３ ４ ． ｃ８ 一 ８型无杆水力采油装置 与常规管式抽 油泵联用 ，下泵深度 ｌ ５ ０ ６
Ｖ 行 ＝． ＝９ １ Ｌ； Ｔ 程 ｓ 上 ．
上行时间 ： ｌ ２ ； ｓ ＝ ０ｓ
供 液流量 ：ｑ 上 程 ｓ ＝１ １Ｌ ｓ ＝Ｖ 行 ／ｌ ． ／ ；
有杆与无杆采油设备概述及对比.(优选)
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。
采油设备
采油技术设备引言采油是石油工业上游中继钻井之后的工作流程。
在油田开发过程中由于油层自身特点不同，所用的采油方法、采油设备也不同。
而在采油过程中采油设备起到了致关重要的作用。
本文就针对采油设备及相关方面内容进行介绍。
采油法及与之对应的设备一、自喷采油机设备自喷采油：油层物性好、压力高的油井，油气可自喷到地表。
二、自喷原理自喷井的四种流动过程1、渗流：从油层流到井底，流体在多孔介质中渗虑。
如果井底的压力大于油的饱和压力，为单向渗流；如果井底的压力小于油的饱和压力，为多向（混气）渗流。
2、垂直管流：从井底流到井口，流体在油管中上升，一般在油管某断裂处压力已低于油的饱和压力，故属于单项流或多项流。
3、嘴流：通过控制自喷井产量的油嘴，一般流速较高。
4、水平管流：沿地面管线流到转油站，一般为多相管流。
四种流动过程是互相联系、制约的，是一个统一的动力学系统。
对于某一油层，在一定的开采阶段，油层压力稳定于某一数值不变，这时油井压力变大，油井的产量就会减少；油井压力变小，油井的产量就会增加。
可见，在油层渗流阶段，井底压力是阻力，而对于垂直管流阶段，井底压力是把油气举出地面的动力。
井口油管压力对于垂直管流是阻力，而对嘴流是动力。
垂直管流中能量的来源与消耗1、单向垂直管流的能量的来源是井底流动压力，能量消耗在克服井深的液柱压力，及液体从井底流到井口过程中垂直管壁之间的摩擦力。
2、多向垂直管流的能量的来源：1、进入井底的液气所具有的压力（流压）；2、随同油流进入井底的自由气及举升过程中从油中分离出来的天然气所表现的气体膨胀能，能量消耗：1、气体作用于液体上，垂直的推举液体上升，2、气体与液体之间的摩擦作用，携带液体上升。
三、基本设备1、井口设备(1)套管头：在井口装置的下端，作用连接井内各层套管并密封套管间的环形空间。
(2)油管头：装在套管头的上面，包括油管悬挂器和套管四通。
油管悬挂器作用是悬挂油管管柱，密封油管与油层套管间的环形空间；套管四通作用是正反循环洗井，观察套管压力以及通过油套环形空间进行各项作业。
直线电机无杆采油技术试验效果评价
柱塞泵推杆
进孔 液
速ｌ
ｌｌ 匿
一
～一 筛网
｝ 直线 电机接籀 动予 平衡腔
直线 电机定予
直线 电机 无杆采油 技术是一 种新型 的采油方 式 ，它通
过置 于井 下的直线 电机带动抽 油泵柱塞上 下往复 运动实现
运动 ，带 动抽油泵 柱塞 ，将井液 源源不 断地举升 到地面管
道 中。
丁氰护套 、铠装潜油 电缆 。
（）潜油电泵智能控制柜 。智能控制装 置由程序控制 ， ４ 设 定冲程 、冲次 、频率 、电流反馈 ， 自动降频 、降 冲次 ，
采用 变频控制形式 进行 调速 ，在 最大排量 内随意 在线调节
全 国各大油 田得 到较广泛 的应用。
ｌ磐 —
控制系统
一 —
●＿ ＿ ＿ 泄油 阀
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防蜡器 体
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ห้องสมุดไป่ตู้
电缆 固定凡尔
固 定 凡 尔
冒
安塞油田油井产能普遍较低 ，其中以定 向井为主 ，占到
总井数的８ ％以上 ，近年来随着超大丛式井组 的增多 ，井深 ８
游动凡尔 游动凡 尔
罱 一套 管
１ ＪＩ —
不断加深 ，水平位移增大 ，井眼轨迹更加复杂 。 目前广泛使 用的有杆泵采油系统 ，虽然结构简单 、耐用 、可靠性强 ，但 存在能耗高 、杆管偏磨 、调参复杂 等问题 ，制约了油井免修 期和系统效率的提高 。同时也增加 了油井后期的运行 、维护 费用 。因此在安塞 油 田开展 直线 电机无杆 采油工 艺技术试
５ ６
中国设备工程 ｌ２１￣０ｆ ０ｅ ２Ｊ ｉ
石油四机产品介绍
泥浆泵
配备高性能的泥浆泵，确保钻井过程 中的循环和排屑。
井控设备
配备专业的井控设备，保障钻井安全 和防止井喷等事故。
某油田采油设备应用案例
采油树Biblioteka 抽油机采用可靠的采油树，实现油井的远程控制 和监测。
选用节能型抽油机，提高采油效率和降低 能耗。
输油泵
储油罐
配备高效率的输油泵，确保原油输送的稳 定和高效。
可靠性
持久耐用
石油四机产品采用高品质 的材料和严格的制造工艺， 确保产品具有较长的使用 寿命。
稳定可靠
石油四机产品在各种复杂 环境中都能保持稳定的性 能，减少故障和维修成本。
维护方便
石油四机产品的设计考虑 了维护和保养的便利性， 降低后期维护成本。
安全性
保障人身安全
01
石油四机产品在设计时充分考虑了人机工程学和安全防护措施，
打捞工具
打捞工具用于打捞井下落物。
压裂车
压裂车用于对油井进行压裂作业，增加油层 的渗透性。
03 产品优势
高效性
高效性能
石油四机产品采用先进的工艺和材料，确保在各 种工况下都能高效运行，提高生产效率。
节能减排
石油四机产品注重节能设计，能够有效降低能源 消耗和排放，符合绿色环保要求。
快速响应
石油四机产品具备快速响应的特点，能够迅速适 应各种变化，满足生产需求。
输油管道用于将原油从采油地 点输送到处理和储存设施。
油罐车
油罐车用于运输原油和其他石 油产品。
储油罐
储油罐用于储存原油和其他石 油产品。
油库
油库是集输设备中的重要设施 ，用于集中管理原油和其他石
油产品的储存和运输。
修井设备
采油工艺简介
接箍是抽油杆组合成抽油杆柱时的连接零件。按其结构 特征可分为：普通接箍、异径接箍和特种接箍。
普通接箍：连接等直径的抽油杆
异径接箍：用于连扶接正不器同直径的抽油杆
特种接箍：主要有滚轮式接箍和滚珠式接箍，用于斜 井或普通油井中降低抽油杆柱与油管之间的摩擦力， 减少对油管的磨损
B-下冲程
采油工艺简介
抽油机悬点载荷
1.静载荷 包括：抽油杆柱载荷；作用在柱塞上的液柱载荷；沉
没压力对悬点载荷的影响；井口回压对悬点载荷的影响 2.动载荷
包括：惯性载荷、振动载荷
抽油机运转时，驴头带着抽油杆柱和液柱做变速运动， 因而产生抽油杆柱和液柱的惯性力。
3、摩擦载荷
采油工艺简介
第三节 抽油机平衡、扭矩与功率计算
(3)抽油杆：能量传递工具。
采油工艺简介
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
采油工艺简介
抽油杆的杆体直径分别为13、16、19、22、25、28mm，
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。
采油工 程任务
采油计量和分离
经济有效地提高油井 产量和原油采收率
采油工艺简介
采油工程特点：
采油工艺简介
★ 涉及的技术面广、综合性强而又复杂 ★ 与油藏工程、地面工程和钻井工程等紧密联系 ★ 工作对象是条件随油藏动态不断变化的采、注井 ★ 难度大 ★ 涉及油田开发的重要决策和经济效益
2)下冲程：柱塞下行，固定阀在重力作用 下关闭。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，柱塞下部的 液体通过游动阀进入柱塞上部，使泵排出液体
采油新技术简介
2、概况
表1
投注聚时间（年月） 注聚井数(口) 对应采油井数(口) 地质储量(104t) 控制地质储量(104t) 预测提高采收率(%) 累计注入干粉(t) 累计注入溶液(m3) 累计增油(t) 阶段提高采收率(%) 吨聚合物增油(t)
下二门油田聚合物驱情况表
H2Ⅱ 1996.8 7 17 240.6 153.7 9.17 1069 1033486 154711 10.1 144.7 H2Ⅲ 1998.9 13 26 383.6 248.5 10.07 1602.35 1760941 130840 5.27 81.7 H2Ⅳ 2000.7 11 35 357.9 195 7.7 1788.18 1573751 31822 1.61 17.8 H2Ⅴ 2002.12 5 17 220 74.4 7.38 123.33 111144 H3Ⅰ 合计 2002.12 4 40 16 111 259 1461.1 82.14 753.74 8.28 77.48 4660.34 91493 4570815 317373 0.0 68.1
4、水力喷射采油
（1）、装置原理 见图3-131。 （2）、其余与水力活塞泵类似，由于没 有运动件对动力液要求不高。
5、气举采油
工艺配套、排量高、 管理 方 便， 但投资高 、 需要一定的管鞋压力。 （1）、装置原理 见图3-150。 主要设备：高压压 缩机、 高压管汇 、气举 阀（注入压力操作阀 、 生产压力操作阀 、波纹 管阀、弹簧阀、固定式、 投捞式、导流阀、盲 阀）、封隔器、单流阀。
5、气举采油
（2）、气举管柱 开式、半闭式、闭式。见图3-146。
5、气举采油
（3）、气举设计： 1、根据配产配注要求用IPR曲线确定流动压力。 2、用垂直管流确定压力分布。 3、选择合适的气举方式。 4、计算各级气举阀深度及打开压力（有图版）。 （4）、气举井诊断 与自喷井类似。
直线电机无杆采油工艺在特殊井型油井试验与应用
直线电机无杆采油工艺在特殊井型油井试验与应用X王 薇(工程技术研究院采油采气工艺研究所,河南郑州 450006) 摘 要:为解决鄂尔多斯南部中浅层定向井、水平井常规有杆泵举升工艺面临的抽油杆偏磨、泵效低、能耗大等突出问题,提出将直线电机与抽油泵结合起来置于井下,由直线电机直接驱动抽油泵做直线运动,省去中间传动转换装置的无杆泵采油工艺。
通过在镇泾油田以及富县工区的试验应用,有效解决了杆管偏磨问题,满足采油工艺自动控制与适应恶劣工作环境的要求,且在节能、降耗等方面效果显著,具有较好的应用前景。
关键词:举升工艺;杆管偏磨;直线电机;节能增效 中图分类号:T E 357 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)14—0007—02 随着鄂尔多斯南部区块产能建设的需求及钻井技术水平的提高,针对具有潜力的中浅层油藏技术开发,各类斜井、大位移定向井、水平井应运而生。
由于受储层地理位置及埋藏深度的限制(300-1800m),形成了鄂南油区特有的“中浅层定向井、中浅层水平井”这一井眼状况,即斜井段的长度远大于直井段,且井斜角及井斜变化程度远高于普通定向井。
这一特点造成了常规有杆泵举升工艺面临抽油杆偏磨严重、泵效低、能耗大等突出问题,在已投入开发的镇泾1井区、镇泾3井区,井斜角一般大于25o ,有些可达37o ,水平位移最大可达750m ,受井斜限制及满足水平位移的要求,使得造斜段上移,平均在500m 左右进入斜井段,抽油泵不可避免的需下入斜井段生产,加之井区内地层水矿化度高,油井工作环境恶劣,统计2011年1-11月份两井区共作业57井次,平均每两个月作业一次,平均检泵周期53天;而在富县新投入开发的一口中浅层水平井,造斜点665m ,最大井斜角90.06°,水平位移1310m ,狗腿度7.67?/30m,井眼弯曲复杂,若采用常规有杆举升工艺,也将面临同样的问题。
为使此类特殊井型油井获得经济有效的举升,开展直线电机无杆采油工艺技术试验,为此类油井开采提供了一个重要技术思路。