有杆泵抽油原理

一、绪论（3）
（二）、有杆泵采油法的分类
• 有杆泵采油法分为：杆驱往复泵抽油系统及杆驱 螺杆泵抽油系统等。
典型杆驱往复泵抽油系统 典型杆驱螺杆泵抽油系统
地面驱动采油螺 杆泵，主要由地 面驱动装置和井 下螺杆泵两部分 组成。地面驱动 装置将井口动力 通过抽油杆的旋 转运动传递到井 下，驱动井下泵 工作，它依靠转 子在定子中旋转， 形成一系列空穴， 从吸入端向排出 端渐进，连续完 成从井底吸油和 向井口排油。
二、杆驱往复泵抽油原理 （一）、基本原理（2）
• 示功图： • 对于悬点载荷的测试及分析现场使用 的是示功图的方法。 • 示功图是悬点载荷与悬点距上冲程起 点（下止点）的位置关系。
• 现场测试，利用示功仪----诊断仪----自 动化监测仪。
二、杆驱往复泵抽油原理 （一）、基本原理（3）
• 动力平衡： • 由于抽油机悬点功为周期性的正负功，并且 正功大负功小。这样对抽油机系统及电网的 不平衡冲击较大，一方面对设备的抗负荷能 力要求高----额定负荷高----造价高；另一方 面，机械及电路的能量损耗大。 • 对于电网来说，最节能的方式是：追求均匀 的电功率负荷。 • 因此，在抽油系统的设计上，一是机械的方 法，包括抽油机的力的平衡、时间的变化， 电路的无功补偿，井下泵力的平衡等。以尽 可能在不增加总功的情况下实现电功的相对 均匀。 • 抽油机的设计、现场测试都集中在：抽油机 输出的扭矩上----扭矩分析。
• 解决思路是自动监测-----间隙生产。普遍采用的是抽油杆载荷监测。
三、杆驱往复泵抽油研究方向 （三）、抽油泵及配套装置（2）
• 气体进泵： • 气体影响，气锁降低泵效。一直以来以井下油气分离 为目的-----追求的是气锚（井下油气分离器）的高效。 • 但实际上，油管内液柱中如果混气，则可减轻液柱压 力，起到气举的作用。 • 两工帽空心凡尔杆抽油泵泵； • 附加凡尔垫抽油泵。 • （防砂、防气锁）
三、杆驱往复泵抽油系统研究方向
• 杆驱往复泵抽油系统中存在的问题： • 1、油层流至井筒中的流体属油、气混合物。并含水、含蜡、 含砂、含腐蚀性介质等。不同油田，不同的开发阶段突出问 题不同：稠油、高气油比、高含蜡、高含水、高含砂、高腐 蚀性。 • 2、泵的供排协调问题。即油层流至井筒的液体与泵排出的液 体相等，但与泵的排液能力不一定匹配。以及油层的间隙出 液。 • 3、井筒径向空间的限制、井斜，杆、管相对运动的磨擦，磨 损、脱扣等问题。 • 4、液柱载荷的交替作用，油杆的承载压缩及油管的伸缩；作 业泄液等问题。 • 根据其主要矛盾及次要矛盾的不同，必须采用相应的措施。
二、杆驱往复泵抽油原理 （三）、抽油泵（7）
• 特种泵形式：（5）
斜井抽油泵 悬挂式抽油泵 (弹簧凡尔)
有杆射流增 压抽油泵
泄油脱接配 套抽油泵
防腐抽 油泵
防气锁 抽油泵
二、杆驱往复泵抽油原理 （四）、抽油杆、油管
• 抽油杆： • 作用：动力、动作传递作用及承 载作用。 • 特性：强度、弹性伸缩、自重、 阻力。 • 类型：常规钢杆、连续抽油杆、 钢索、玻璃钢杆、空心抽油杆。 • 油管： • 作用：密封（保证油管内泵筒以 上液柱与泵口以下及管外不同压 力系统。管内高压流体不漏至管 外）、挂泵、承载作用。 • 特性：强度、弹性伸缩、阻力。 • 类型：常规油管、连续油管、内 涂油管、保温油管。
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三、杆驱往复泵抽油研究方向 （三）、抽油泵及配套装置（1）
• 可靠性： • 泵的漏失、磨损、卡堵----工艺、材质、精度。 • 泵效： • 充满程度----供排平衡（供液不足） ，气体影响。 • 供排平衡是现场设计的目的。 • 过高的液面，过长的杆柱对动力及地面设备是一种浪费；同时由于井 深有限及现场追求的尽可能降低井底流压（实际井底流压存在一个合 理值），是一种矛盾。 • 供液不足，泵效低，同样对动力及地面设备是一种浪费；同时存在液 击问题，对设备（机、杆、泵等）安全性造成影响。 • 供液不足及气体影响是现场较普遍的一种现象。
• 常规抽油泵工作原理： • 上冲程： • （1）、游动凡尔关闭，活塞上承载油管内的液柱压力 （差压）；并推动泵筒内活塞上部的液柱上行。 • （2）、固定凡尔开启，泵的吸入口，依靠泵筒外的动液 面液柱压力将泵筒外的液体挤入活塞下的泵筒。 • 下冲程： • （1）、游动凡尔开启，活塞不承压；并由于活塞下行， 泵筒内的液体由活塞下部交换至活塞上部。 • （2）、固定凡尔关闭，泵底承载油管内的液柱压力（差 压）。 • 抽油泵的形式： • 以泵的适应井下流体流动条件划分：常规泵与特种泵。 • 以泵的连接形式划分：管式泵与杆式泵。
• 动力的井下平衡： • 双作用泵、双排泵、三作用泵。 • 问题：压排----杆柱的压缩， 弯曲等机械问题及配套解 决方案。
二、杆驱往复泵抽油原理 （二）、抽油机（2）
二、杆驱往复泵抽油原理 （二）、抽油机（3）
• 常规游梁式抽油机的工作原理： 1、曲柄连杆机构： 电控箱---电机 \ 发动机 减速箱 曲柄 连杆 游梁 驴头--悬绳及悬绳器 2、平衡机构： 平衡重 电功补偿
二、杆驱往复泵抽油原理 （二）、抽油机（4）
二、杆驱往复泵抽油原理 （二）、抽油机（1）
• 主要目的：产生悬点的往复运动，并尽可能地将 输出点（悬点）输出的正负功变换成抽油机输入 点的相对均匀的正功率。 • 抽油机的形式：主要是将电动机或发动机的旋转 运动转变为悬点的往复运动。
• 所采用的机械原理： 1. 旋转运动变换成往复运动，主要有曲柄连杆机构； 链条悬点机构等。 2. 输出的正负功变换成抽油机输入点的相对均匀的 正功率，主要利用附加平衡重的方法。
有杆泵抽油系统原理简介
试讲人：黄新武
一、绪论（1）
• 采油方法通常是指将从油层流到井筒中的原 油(包括水等液体)举升到地面所采用的方法。 • 采油方法包括自喷采油法和机械采油法两大 类。 • 自喷采油法是利用油层本身的能量将从油层 流到井筒中的原油举升至地面的方法。 • 机械采油法是当油层能量小，仅仅依靠油层 本身的能量不能将从油层流到井筒中的原油 举升到地面即油井不能自喷生产时，利用人 工的方法将从油层流到井筒中的原油举升到 地面的方法。
双作用泵
双排泵
二、杆驱往复泵抽油原理 （三）、抽油泵（4）
• 特种泵形式（2）
该泵的泵筒与柱塞由不同 规格的两种抽油泵泵筒与 柱塞联结而成。它利用液 力反馈的原理，在下冲程 时产生向下的推力，克服 稠油与抽油杆的摩擦力， 减轻抽油杆的交变程度， 减少和避免抽油杆断脱。 适用于粘度低于 4000mPa.s的油井，也可 适用于粘度较低但断脱频 繁的油井，适用于没有热 采条件的稠油井。该抽油 泵还可改变抽油杆受力状 况。 •长柱塞注采泵(稠油) 该泵工作时，由于结 构的特殊性，柱塞上 下两头始终露出泵筒 两端，从而防止砂粒 进入泵筒，避免了砂 卡柱塞，减轻了柱塞\ 泵筒的磨损，提高了 整泵的使用寿命。当 需要注汽时，下放柱 塞到最下端，即可进 行作业。 长柱塞注 采泵
二、杆驱往复泵抽油原理
• 前面已经讲过，有杆泵采油法分为：杆驱往复泵 抽油系统及杆驱螺杆泵抽油系统等。 • 杆驱往复泵抽油系统主要包括三大部分：抽油机、 抽油杆、井下抽油泵。
• 抽油机----产生地面往复运动； • 抽油杆----动作传递； • 井下抽油泵----往复运动-------吸排举升。
二、杆驱往复泵抽油原理 （一）、基本原理（1）
三、杆驱往复泵抽油研究方向 （一）、抽油机
• • • • • • • • • • • • • 抽油机的研究方向： 1、动力----往复运动原理： 曲柄连杆机构； 链悬点机构； 直线电机、开关磁阻电机---磨擦换向机构。 2、平衡原理： 往复运动电机功率平衡----扭矩平衡----力的平衡。 问题：悬点载荷在周期性或不规则的变化----与平衡重的不变性。 运行线路的变化，可实现速度的变化，从而在一定程度上可减轻惯性载荷 及扭矩峰值冲击。 电机----电路的适应性。 3、减速调速、控制原理： 减速箱----电路----电机特性的改进。 经济、节能、安全、方便原理。比如机架、悬绳、操作、控制等原理。
• 载荷及悬点功的分析： • 上冲程（杆及泵活塞上行）时，抽油机 悬点载荷为：液柱载荷、杆柱载荷、摩 擦阻力、杆柱液柱惯性力等。 • 下冲程时，抽油机悬点载荷为：浸在井 液中的杆柱载荷、摩擦阻力、杆柱液柱 惯性力等。 • 由于悬点及抽油杆、活塞的上下周期性 运动，悬点载荷、悬点功（光杆马力） 也呈周期性变化。 • 悬点功（PdS）：抽油机悬点输出功。 上冲程时，抽油机悬点动力与悬点载荷 相反，抽油机输出正功；下冲程时，抽 油机悬点动力与悬点载荷相同，抽油机 输出负功。
一、绪论（2）
（一）、机械采油法的分类
• 机械采油法又称人工举升法，它包括气举法和泵抽法 两类。 • 气举法是通过一定的流道，向井下注入高压气体，利 用高压气体的膨胀能将井下的原油通过另一流道举升 到地面的方法。 • 泵抽法是利用安装在井下的深井泵将井下原油举升到 地面的方法。 • 泵抽法中又分为有杆泵抽法和无杆泵抽法。 • 有杆泵抽法是利用抽油杆将地面机械设备所产生的运 动传递到井下深井泵的抽油方法。 • 无杆泵抽法是利用抽油杆以外的其它方法将地面能量 传递到井下以驱动井下深井泵抽油的方法。
串联式抽 油泵
二、杆驱往复泵抽油原理 （三）、抽油泵（5）
• 特种泵形式：（3）
阀式注采泵是为 解决稠油开采的 问题而在管式抽 油泵的基础上开 发的一种泵。
阀式注采泵
强制机械阀式抽稠油泵
二、杆驱往复泵抽油原理 （三）、抽油泵（6）
• 特种泵形式：（4）
长柱塞防砂 卡抽油泵Fra bibliotek动筒式防砂 卡抽油泵
动筒式杆式泵
一、绪论（4）
（三）、无杆泵采油法的分类
• 无杆泵采油法分为：井下水力活塞泵、水力喷射 泵、深井电潜泵以及井下电机驱动螺杆泵等。
典型井下水力活塞泵、水力喷射泵