机械采油技术

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第八章机械采油技术 油田在开发过程中，地层能量逐渐下降，到一定时期油层能量就不足以使油井自喷。还有一些油田，由于原始地层能量小，或是由于油稠，一开始就不能自喷。这些井都必须借助机械进行采油，也叫人工举升方式采油。目前采用的机械采油方法可分为气举采油和深井泵采油两大类，而深井泵采油方式又分为有杆泵和无杆泵采油技术。（1）有杆泵采油：a、游梁式抽油机—深井泵装置采油；b、地面驱动螺杆泵采油（2）无杆泵采油：包括水力活塞泵，射流泵，电动潜油泵等。 第一节有杆泵采油基础目前我国陆上大部油井都是机械采油井，机械采油中，气举采油占的比重较小，主要是深井泵采油法。用深井泵采油法生产的井通常叫抽油井。有杆泵定义：地面动力设备，通过抽油杆将动力传递给井下的深井泵，带动其工作。目前使用最广泛的是游梁式抽油机——深井泵装置。即叩头机，也叫驴头抽油机，校行政楼前有一台。另外还有链式抽油机，液压抽油机和滚筒抽油机等无游梁式抽油机。这种井通常也叫抽油机井。有杆泵已有相当大的历史，机械采油中有重要地位，因为：优点：结构简单，工作可靠，管理方便，适应性强。缺点：地面设备笨重，泵排量不很大，机械事故比较多，深井泵经常需要检修，不能很好地适应砂、蜡、水、稠等复杂情况及海上采油。 一、游梁式抽油机——深井泵抽油装置1、抽油装置图10-1所示为游梁式抽油装置工作示意图。 工作过程：用油管6把深井泵的泵筒2下到井内液面以下，在泵筒下部装有只能向上打开的吸入凡尔（固定凡尔）1。用直径16-25mm的抽油杆柱把柱塞3从油管内下入泵筒。柱塞上装有只能向上打开的排出凡尔（游动尔）4。最上面与抽油杆相连的称光杆，它穿过三通8和盘根分别9由悬绳悬挂在驴头10上。借助抽油机的曲柄连杆机构13和12的作用，把动力机15（电动机或内燃机）的旋转运动变为光杆的往复运动，进而带动深井泵的柱塞进行抽油。抽油装置由三大部件组成。 （1）抽油机：它是有杆深井泵采油的主要地面设备，也是主要部分。游梁式抽油机主要由游梁——连杆——曲柄机构，减速装置，动力设备和辅助装置等四大部组成。工作时，动力设备的高速旋转运动，通过皮带的减速箱传给曲柄轴，带动曲柄作低速旋转。曲柄通过连杆经横梁带动游梁作下上摆动，使驴头上下运动，挂在驴头上的悬绳器便带动抽油杆作往复运动。分为普通式和前置式。普通式游梁式抽油机的结构如图10-2，它们两者的差别是游梁机连杆的连接位置不同，主要的组成部分是相同的。普通式多采用机械平衡，支架在驴头和曲柄连杆之间，其上、下冲程的时间相等。为了节能和加大冲程，又发现了多种变型的游梁式抽油机，如异相型游梁式抽油机，又称曲柄偏置式抽油机。 我国家已制定了游梁式抽油机系列标准，其型号表示如下：悬上最大载荷（吨）光杆最大冲程最大允许扭矩公斤最大冲数次/分基本型CYJ2-0.6-2.5Y20.625015CYJ3-1.2-7F31.270015CYJ10-2.7-48B(Q)102.7480012CYJ16-4-100B(Q)1641000012变型CYJ5-2.7-26F52.7260012CYJ8-3-48B(Q)83480012 2、抽油泵又叫深井泵，是游梁式抽油机装置的井下部。在抽油过程中，靠泵的抽汲作用，原油先进入泵筒，再沿着油管被举升到地面。它主要由：工作筒（泵筒）、衬套、固定凡尔、空心活塞及游动凡尔组成。工作条件恶劣。要求：结构简单、强度高，质量好，连接部分密封可靠，耐磨，抗腐蚀，寿命长。按照深井泵在井内的安装方式不同，可分为两大类：①管式泵：它的泵筒是接在油管上的，下入井后，再用抽油杆柱下入活塞。图10-3。优点：泵径大，排量大，同时结构简单，加工方便。缺点：检修需起下油管，这就增加了修井的工作量。适应范围：浅井，大排量井，中等下泵深度的油井，不适应下泵深度大的深井。 ②杆式泵，把活塞、固定凡尔、泵筒装成一个整体，用抽油杆柱通过油管下入井内，座于接在油管上的外工作筒内。图10-3。优点：检修方便，不必起下油管，大大缩短了作业时间，没有固定凡尔，也就没有固定凡尔打捞装置。缺点：同一油管直径允许下入的泵径相对较小。因而排量小，结构复杂，成本高。用于产量小，下泵深度大的油井。管式泵常用的规格有：32、38、43、56、70、83mm。3、抽油杆，截面为圆形的实心钢制杆，是游梁式抽油机装置的动力传递工具。按其名义直径可分为：5/8″3/4″7/8″1″四种。物理性质来选择抽油杆的尺寸。为了减轻抽油杆的重量，增加允许下泵深度，除小产量浅井外，大多采用不同直径的组合抽油杆柱（等强度法）。 二、深井泵的工作原理1、泵的抽汲过程抽油机把高速旋转的运动变成悬点的低速往复运动之后，通过抽油杆带动井下的深井泵工作。其工作原理：（1）上冲程—吸入过程活塞上升：游动凡尔关闭，并将冲程上的一段液柱排出井口。同时泵内压降低，使吸入压力pi小于泵的沉没压力Psu，固定凡尔打开，井中流体进入泵内活塞所让出的空间，载荷作用在活塞上。即：游动凡尔关闭，固定凡尔打开，抽油杆伸长，油管缩短，井内液体吸入泵内。（2）下冲程——排出过程固定凡尔关闭，游动凡尔打开，抽油杆缩短，油管伸长，泵内液体被排入油管。1、上冲程2、下冲程 2、理论排量每个冲次排量：V=fps每分钟Vn=fpSN每日Vt=1440fpSNm3/d或Qt=1440fpSNγt/dQt—泵的理论排量，t/d；fp—活塞面积，m2；S—冲程，m；N—冲数，次/分；γ—密度，t/m3。 三、泵效及其影响因素泵效：实践证明，油井的实际产量Qp总是小于理论排量Qt，两者之比称为泵效η，即：一般的泵效在0.7左右。1、影响泵效的因素正常情况下，泵效为0.6-0.8，工作是良好的，有些带喷的井的泵效接近或大于1。矿场实践证明，泵效往往平均低于0.7，甚至有的低于0.3。影响泵效的因素很多，但从泵工作的三个基本环节（柱塞让出体积，液体入泵和从泵内排出）来看，可归纳为以下三个方面： （1）抽油杆柱与油管柱的弹性伸缩，使活塞的实际冲程Sp