有杆泵采油工作原理
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。
采油工程
Pa-Pb是在油管 中消耗的压力
Q1
图2-5 油压与产量的关系曲线
①当油嘴直径和气油比一定时， 产量和井口油压成线性关系。
图2-21 油嘴、油压与产量的关系曲线
油层渗流消耗的压力
•泵筒内液体转移入油管
内
•不排液体出井
泵的理论排量
活塞上下一次，向上抽汲的液体体积为:
V fPs
每分钟排量为: 每日体积排量为: 每日质量排量为: 式中:
Vm f P sn
Qt 1440 f P sn
Qm 1440 f P sn l
Qt －泵的体积理论排量，m3/d；
Qm －
泵的质量理论排量，t/d；
Pmin Wr I d Phd Fd Pv
在下泵深度及沉没度不很大、井口回压及冲数不高 的稀油直井内，在计算最大和最小载荷时，通常可 以忽略Pv、F、Pi、Ph及液柱惯性载荷
第三节 抽油机平衡、扭矩与功率计算
一、 抽油机平衡计算
不平衡原因
• 上下冲程中悬点载荷 不同，造成电动机在 上、下冲程中所做的 功不相等。
图5-7 注水井指示曲线
采油工程原量。
吸水指数 = 日注水量 日注水量 注水压差 注水井流压 - 注水井静压
吸水指数=
两种工作制度下日注水量之差 相应两种工作制度下流压之差
采油工程原理与设计
二、影响吸水能力的因素 (1) 与注水井井下作业及注水井管理操作等有关的因素 (2) 与水质有关的因素 (3) 组成油层的粘土矿物遇水后发生膨胀
(2)抽油泵
抽油泵的分类：
经典：抽油机基础知识
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10
游梁式抽油机抽油装置
抽油机：
（电能转化为机械能的地面设备）
组成
游梁－连杆－曲柄机构(称为四连杆机构) 减速箱（减速机构） 动力设备 辅助装置等
工作时，动力机将高速旋转运动通过皮带和减速箱 工 传给曲柄轴，带动曲柄作低速旋转。曲柄通过连杆
作
原 经横梁带动游梁作上下摆动。挂在驴头上的悬绳器 理 便带动抽油杆柱作往复运动。
❖ 游梁式抽油机分类 按结构可分为普通型或常规型、前置
型、异相型等类。 ❖ 1 普通型抽油机（后置型抽油机）
支架在游梁中间，驴头和曲柄连杆在 两端，上下冲程运行时间相等。（连杆机 构位于支架的后面）
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❖2•前置型抽油机 （连杆机构位于支架的前边）多
采用气动平衡。 上冲程气体膨胀，帮助抽油机作
功；下冲程气体被压缩，储藏能量。
动力机的功率与常规式抽油机比 较可选用小一规格的电动机。当偏置 角设计成可调结构时，其节能高效区 可适应不同的井况，并可节约能源1015%。
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油机基础知识
1
目录
一、抽油机的种类 二、抽油机结构及工作原理 三、抽油机操作规程及日常检查 四、抽油机常见故障判断及处理方法
2
一 概述
（一）抽油机采油法出现原因
1）自喷转采，能量逐渐下降； 2）低压油层或稠油井，不足以自喷； 3）低产油井，不能满足产量的要求； 4）注水油田后期，不能满足产量的要求。
从地面注入高压气体将井内原油 举升到地面的方法。
机
气举采油
械
采
油
深泵采油
有杆泵采油
利用安装在井下的深
无杆泵采油
井泵将井下原油举升
到地面的方法。
螺杆泵基础知识培训讲义
目录一、螺杆泵工作原理及组成二、螺杆泵工作特性分析三、螺杆泵采油配套工艺技术四、螺杆泵井下作业施工操作规程五、螺杆泵维护与管理操作规程概述:1、螺杆泵的发展过程螺杆泵的发展历史较长，在上世纪20年代中期法国人勒内.莫依诺发明设计的这种泵。
他开始时是设想一种旋转压缩机，在设计过程中创造出一种旋转机械用于改变流体压力，称它为腔式压缩机。
他的目的是要在泵、压缩机械或马达中使用这种腔式压缩机。
在上世纪30年代初期，莫依诺原理获得专利权，很快便有三家公司：法国的泵公司、英国的泵有限责任公司以及美国公司生产螺杆泵。
随后几年内，其他一些小公司也很快制造出莫依诺原理的其他副产品。
申请专利后，在许多工业中莫依诺原理得到了广泛的应用。
作为一种泵，几乎在一切工业领域（化学、煤炭、机械制造、矿业、造纸、石油、纺织、烟草、水及废水处理）都得到了应用。
在石油行业中，作为地面传输泵使用已超过了50年。
在上世纪50年代中期，螺杆泵的原理被应用于水利马达，这是反用螺杆泵的功能。
这种装置不是泵抽流体，而是用流体驱动它转动。
用钻井泥浆或其他流体驱动螺杆泵转子，它变成了钻井的原动机。
现在的莫依诺原理已广泛的应用于钻井工业中。
80年代初期，螺杆泵被用作使用工业中的人工的举升设备，美国与加拿大公司率先在石油工业中把莫依诺原理用于人工举升。
他们是首批螺杆泵制造厂商，把螺杆泵作为一种代替常规举升工艺的替代技术推向市场，并在90年代中期起，得到广泛的应用。
大庆油田是在83年开始引进和研制地面驱动井下螺杆泵，在94年开始大力推广螺杆泵的采油技术，到上个世纪末国内已有30余家生产厂商，许多技术也逐步走向成熟，每年都有一些新工艺技术进入应用领域。
一、螺杆泵工作原理及组成：1、螺杆泵工作原理：采油螺杆泵是单螺杆式水利机械的一种,是摆线内啮合螺旋齿轮副的一种应用.螺杆泵的转子、定子副是利用摆线的多等效动点效应，在空间形成封闭腔室，并当转子和定子作相对转动时，封闭腔室能作轴向移动，使其中的液体从一端移向另一端，实现机械能和液体能的相互转化，从而实现举升液体的作用2、螺杆泵的组成：1）电控部分：螺杆泵井的控制部分，控制电机的起、停。
有杆泵智能采油技术
要 的 约 束 条 件 ， 由 于 抽 汲 参 数 是 不 连 续 声 波 反 射 信 号 后 ， 进 行 运 算 处 理 ， 确 定 油 井 在 闭环 控 制 系 统 的 作 用 下 ， 测 试 动 的 ， 很 难 做 到 设 计 排 量 恰 好 等 于 油 井 配 液 面 深 度 ， 根 据 预 设 沉 没 度 发 出 调 参 指 液 面 ， 将 实 际 沉 没 度 （Ｌａ）与 设 定 沉 没
我 国 有 １Ｏ万 多 口 油 井 其 中 有 ８ｏ％ 的 油 井 采 用 有 杆 抽 油 工 艺 ．有 杆 抽 油 系 统 的 供 排 协 调 问 题 是 影 响 系 统 效 率 和 油 井 潜 能 的 根 本 问 题 ，但 以 目 前 通 用 的 技 术 装 备 水 平 ．从 设 计 到 现 场 管 理 的 各 环 节 都 很 难 解 决 。 优 化 设 计 包 括 两 类 内 容 一 是 新 油 井 的 优 化 设 计 ， 即 根 据
黄松林 秦延才 郎明才
编 者 有 杆 柚 油 系 统 的 供 徘 协 调 问 个 实 时 概 念 ① 实 时 监 测 即 采 集 井 下 （１Ｏ一３Ｏ１０ ｍ ） 产 能 低 下 ， 抽 油 系
地 质 部 门 的 预 产 以 及 油 田 长 期 开 发 的 需
由 大 容 量 微 处 理 器 和 数 据 处 理 及 控 稳 定 。
要 ，合 理 的 选 择 最 佳 的 机 、杆 、泵 组 合 ， 制 软 件 组 成 ， 其 核 心 技 术 为 建 立 动 液 面
应 用 智 能 采 油 技 术 后 ，对 控 制 程
１ 、
实 时 监 测 部 分
可 实 时 监 测 油 井 动 液 面 示 功 图 及 其 它 运 行 状 态 参 数 其 中 动 液 面 检 测 装 置 由次 声波 发讯 装置 、次 声 波接 收 装置 和 数 据 采集 接 口组成 。次 声 波发讯 装置
螺杆泵资料
概述地面驱动井下螺杆泵是近几年在国内外众多油田上得到广泛应用的新型采油设备，对原油的开采起了重要作用。
螺杆泵采油系统主要由井下螺杆泵和地面驱动装置两部分组成，地面驱动装置将井口通过抽油杆的旋转运动传递到井下，驱动螺杆泵工作。
井下螺杆泵是一种旋转式容积泵，它的主要工作零件是一个旋转的转子和固定的定子，井下的螺杆泵由转子和定子组成，转子是螺杆泵中唯一的运动部件，它是由高强度钢经精加工及表面镀鉻而成；定子是在钢管内模压高弹性合成橡胶而成，根据不同的应用场面合有多种橡胶类型。
由于转子与定子配合时形成一系列互相隔开的封闭腔，当转子转动时，封闭腔沿轴向向由吸入端向排腔的运移由吸入端推挤到排出端。
这种封闭腔的不断形成、运移、消失，起到了泵送液体的出端运移，在排出端消失，同时吸入端形成新封闭腔，其中腔内所盛满的液体也就随着封闭作用。
由于螺杆是等速旋转，所以液体出流流量也是均匀的。
螺杆泵在采油生产中将成为一种普遍应用的机械采油设备，随着应用技术的日益完善，螺杆泵采油技术的配套发展有着广阔的应用前景。
应用：机械行业：使用极为广泛，用于液压油输送，系统增压，润滑油输送等造船业：用于输送，增压，燃油喷射泵，润滑油输送泵电厂：各种原油，重油，燃油的输送油田：原油及原油提炼的其它油品，包括沥青等。
地面驱动螺杆泵采油系统示意图，如图1。
图1 地面驱动螺杆泵采油系统示意图1、电控柜2、驱动电机3、齿轮箱体4、密封盒进口连接5、动力传输装置6、井口三通7、防喷器8、油管9、套管10、转子11、定子12、尾管13、油管锚主要配套设备由上到下对螺杆泵主要部件进行介绍：（一）地面驱动装置工作原理及作用：支撑并驱动抽油杆，进而带动井下螺杆泵，完成把井下液体抽汲到地面的工作。
停机时，防反转装置吸收抽油杆反转扭矩，防止脱扣。
装置组成：地面驱动装置实物视图，如图2所示图2 地面驱动装置实物图A、驱动电机驱动电机为Y系列三相异步电动机，其安装在电机调节板上，通过改变辅助支撑的长度来改变电机的位置。
《抽油机和抽油泵》PPT课件
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5 、基本参数:悬点最大载荷、悬点最大冲程、悬点最大冲数、
减速箱曲柄最大允许扭距.
轻型——Pmax ≤ 30KN
载荷： 中型—— 30KN < Pmax ≤
重型——Pmax ＞ 30KN 短冲程——Smax≤ 1m 冲程： 中冲程—— 1m < Smax ≤ 长冲程—— 3m ＜ Smax ≤
驴头作用—将游
梁前端的往复圆弧 运动变为抽油杆柱 的垂直直线往复运 动，同时可保证抽 油时光杆始终对准 井口中心，承担井 下各种载荷的作用。
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驴头：
驴头根据移 开井口方式 分为
上翻式：驴头穿销为横穿式，
可上翻180°
侧转式：驴头穿销为立穿式，
可侧转180°
可拆卸式：螺栓连接
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100KN
3m 6m
超长冲程——Pmax ＞ 6m
冲数：轻型抽油机多用快冲数，重型抽油机多用慢冲数。
扭矩：分10种，常用26 、 37 、 53 、 73
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（一）分类——按结构和原理分类
组合式泵筒泵
管式泵 整体泵筒泵
厚壁泵筒泵
抽油泵
薄壁泵筒泵 厚壁泵筒
定筒式泵 薄壁泵筒
杆式泵
组合泵筒 厚壁泵筒
胜利油田石油开发中心
抽油机、抽油泵简介
常规有杆泵采油装置 抽油机
抽油泵
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常规型游梁式抽油机
1、抽油机结构及特点
结构特点：
曲柄连杆机构和驴头分 别位于支架的前后两边，曲 柄轴中心基本上位于游梁尾 轴承的正下方。
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2、游梁式抽油机各部件的作用
螺杆泵
表4 －5 工 作 电 流 接近电机空转电流
用电流法诊断油井故障 特 征 发生故障的原因 抽油杆断脱 油管脱落或严重漏失
无排量，油套不连通 无排量 ，油套连通 排量较小，液面较高 接近正常运转电流 无排量，液面较高 排量较小，液面较低
下部油管漏失，定子橡胶磨 损严重、失效，尾管进油部 分结蜡或有砂子。
1
2
3 4 5
螺杆泵采油系 统 1—地面驱动部分； 2—井口装置； 3—电控箱； 4—油杆； 5—油杆扶正器； 6—油管扶正器； 7—油管； 8—转子； 9—定子； 10—定位销； 11—油管锚； 12—套管； 13—筛管； 14—油层
6
7 8
9
9
10 11
12 13 14
（1）减速箱 减速箱内有两个互相垂直啮合的伞形齿 轮，一个装在大皮带轮上，另一个装在驱动轴 上。减速箱的主要作用是传递动力并实现一级 减速，它将电机的动力由输入轴传递到输出轴， 输出轴连接光杆，由光杆通过抽油杆将动力传 递到井下螺杆泵转子。 （2）电机 电机是螺杆泵井的动力源，将电能转化 为机械能。一般用防爆型三相异步电机
（2）抽油杆防脱技术 ① 抽油杆脱扣的原因 i）负载扭矩过大。 螺杆泵采油是依靠抽油杆来传递动力，抽 油杆旋转时将储存一部分弹性变形能，一旦正 常停机或过载停机，杆柱储存的弹性能就会释 放出来，使油杆高速反转造成脱扣。 ii）停机后，油管内液体回流，冲击转子 反转脱扣。 iii）作业施工原因——作业时油杆上扣不 够。
（3）密封装置 密封装置有机械密封和静密封两种。 机械密封分上置式和下置式两种，上置 式机械密封装置位于减速器上部，如图 所示；下置式位于减速器的下方。静密 封位于机械密封的上端。密封的主要作 用是防止井液流出，起密封光杆的作用。
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有杆泵采油工作原理
有杆泵采油是一种常用的油井采油方式，它的工作原理是利用柱塞泵的压力将地下油藏中的原油通过管道输送至地面。
本文将详细介绍有杆泵采油的工作原理及其应用。
一、有杆泵采油的工作原理
有杆泵采油是一种常见的油井采油方式，它由井口设备、泵体、柱塞、阀门、泵杆等部件组成。
其工作原理是利用柱塞泵的原理，通过泵杆将柱塞往复运动，使得泵体内的压力增大，将地下油藏中的原油压入管道，最终输送至地面。
在有杆泵采油过程中，地下的原油首先通过井口设备进入泵体，然后被柱塞隔开，当柱塞往上移动时，泵体内的压力增大，使得阀门关闭，原油被压缩并向上移动。
当柱塞往下移动时，阀门打开，泵体内的压力减小，使得原油再次被吸入泵体内，如此循环往复，最终将原油通过管道输送至地面。
二、有杆泵采油的应用
有杆泵采油是一种成熟可靠的油井采油方式，广泛应用于油田开采中。
其优点是采油效率高、适用范围广、运行稳定可靠等。
在油田开采过程中，有杆泵采油常用于中小型油田，其采油效率高于其他采油方式，可以有效地提高油田产能。
此外，有杆泵采油还
可以根据地质条件进行调整，采油深度、产量等都可以进行灵活调整，适合不同类型的油田开采。
三、有杆泵采油的发展趋势
随着油气资源的不断消耗，传统的有杆泵采油方式已经不能满足油田开采的需求，因此，人们开始研究更加高效、节能的采油方式，以提高油田产能。
人们正在研究利用先进的电子技术、控制技术等手段，对有杆泵采油进行改进，使其更加智能化、自动化。
例如，研究人员正在开发一种智能泵杆系统，利用传感器、控制器等装置对泵杆进行监控，并及时反馈泵杆的状态信息，以提高采油效率。
人们还在研究利用新型材料、新工艺等手段，提高有杆泵采油的耐磨性、抗腐蚀性等性能，以延长其使用寿命，降低维护成本。
有杆泵采油作为一种成熟可靠的采油方式，将在未来的油田开采中继续发挥重要作用，同时，随着技术的不断进步，有杆泵采油将不断升级，更加智能化、高效化。