什么是無(wú)桿泵采油？ 有桿泵采油和無(wú)桿泵采油的工藝原理有什么區(qū)別?
無(wú)桿泵(Rodless Pump)采油也是油田生產(chǎn)中常見的機(jī)械采油方式。無(wú)桿泵采油無(wú)需抽油桿柱，減少了抽油桿柱斷脫和磨損帶來(lái)的作業(yè)和修井費(fèi)用，適用于開采特殊井身結(jié)構(gòu)的油井。隨著我國(guó)各大油田相繼進(jìn)入中后開采期，地質(zhì)條件越來(lái)越復(fù)雜，無(wú)桿泵將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。本節(jié)介紹潛油電泵、水力活塞泵、射流泵及螺桿泵采油的基礎(chǔ)知識(shí)。
一、潛油電泵電動(dòng)潛油離心泵(Electric Submersible Pump)簡(jiǎn)稱潛油電泵、電潛泵或電泵，是國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的無(wú)桿泵之一。地面電源通過(guò)變壓器、控制屏和電纜將電能輸送給井下電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)多級(jí)離心泵的葉輪旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，把井中的液體舉升到地面上來(lái)。
1.系統(tǒng)部件潛油電泵系統(tǒng)主要由電機(jī)、保護(hù)器、氣液分離器、多級(jí)離心泵、電纜、控制屏、變壓器和接線盒等部件組成，如圖6-37所示。
圖6-37 典型潛油電泵系統(tǒng)
1)電機(jī)潛油電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)離心泵，工作原理與地面電機(jī)相同。潛油電機(jī)頻率60Hz時(shí)轉(zhuǎn)速為3500r/min，功率范圍在5.6～745.7kW內(nèi)，串聯(lián)使用可獲得所需功率。其內(nèi)充填的潤(rùn)滑油用于潤(rùn)滑，并將電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的熱量傳給井液，冷卻電機(jī)。潛油電機(jī)必須安裝在井液流過(guò)的地方。
2)保護(hù)器保護(hù)器起到連接電機(jī)與泵、隔離電機(jī)油與井液、平衡井筒和電機(jī)內(nèi)的壓力的作用。運(yùn)行時(shí)，電機(jī)內(nèi)的潤(rùn)滑油因溫度升高而膨脹，保護(hù)器內(nèi)有足夠的空間儲(chǔ)存溢出的潤(rùn)滑油，防止電機(jī)壓力過(guò)高；油溫下降、體積收縮時(shí)，保護(hù)器內(nèi)的油又補(bǔ)充給電機(jī)。保護(hù)器外殼可作為潤(rùn)滑油的附加冷卻面，可以罩住承受泵軸重力和各種不平衡力的止推軸承。
3)氣液分離器泵吸入口氣液比超過(guò)10%時(shí)，泵的特性變差，甚至發(fā)生氣鎖。氣液分離器作為泵的吸入口，可以把進(jìn)泵氣量控制在泵的承受范圍之內(nèi)，減少氣體對(duì)泵的影響。沉降式分離器只能處理氣液比低于10%的井液，且分離效率低于37%。旋轉(zhuǎn)式分離器能處理氣液比小于30%的井液，且分離效率高達(dá)90%以上。可根據(jù)泵吸入口游離氣量選擇分離器，也可由分離器的能力確定泵的最小吸入壓力和產(chǎn)量。
對(duì)于氣體含量很高的井，高級(jí)氣體處理裝置可使氣液在泵中均勻混合，像單相流一樣，以防止氣鎖，大大提高泵的氣體處理能力。
4)電纜為井下電機(jī)送電的有圓電纜和扁電纜。扁電纜用于電機(jī)和套管環(huán)形空間較小的井。電纜中可以有多股銅導(dǎo)線或鋁導(dǎo)線，導(dǎo)線之間和導(dǎo)線外的絕緣層必須耐溫、耐壓、耐腐蝕。絕緣層外有鉛護(hù)套，并以金屬鎧甲保護(hù)。不同型號(hào)的電纜壓降不同。
5)控制屏控制屏能自動(dòng)控制系統(tǒng)的啟動(dòng)和停機(jī)，具有短路、過(guò)載、欠載保護(hù)功能以及欠載延時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)功能，能隨時(shí)測(cè)量電流和電壓，跟蹤系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。變頻控制屏可以在30～90Hz內(nèi)任意改變井下電機(jī)的頻率、轉(zhuǎn)速，靈活調(diào)節(jié)泵的排量，但不會(huì)把電源瞬變傳到井下。軟啟動(dòng)功能可以減少機(jī)組的損壞。控制屏的電壓在600～4900V之間。
6)變壓器變壓器利用電磁感應(yīng)原理，將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榫码姍C(jī)和地面系統(tǒng)所需要的電壓。
7)接線盒井口和控制屏之間必須安裝一個(gè)接線盒。其作用是將沿電纜芯線上升到井口的天然氣放空，防止天然氣直接進(jìn)入控制屏，使控制屏產(chǎn)生電火花時(shí)引起爆炸。
單流閥、泄油閥、扶正器、傳感器和變速驅(qū)動(dòng)裝置等為可選附屬部件。單流閥的作用是在停泵時(shí)用于保持油管柱充滿流體，易于啟泵，降低功率消耗；防止液體倒流使機(jī)組反轉(zhuǎn)而燒毀電機(jī)，損壞軸和軸承。起泵、卸油管時(shí)，泄油閥可防止管中的液體流到地面上。泄油閥裝在單流閥上方，與單流閥同時(shí)使用。扶正器使泵和電機(jī)在井內(nèi)居中，以便有效冷卻電機(jī)，防止電纜的摩擦和損壞。傳感器用于測(cè)量井下壓力和溫度，便于自動(dòng)控制。
2.安裝方式不同安裝方式的潛油電泵系統(tǒng)組成和用途不盡相同。
標(biāo)準(zhǔn)安裝方式(圖6-37)主要用于油井采油，從下至上依次是電機(jī)、保護(hù)器、氣液分離器、多級(jí)離心泵及其他附屬部件。標(biāo)準(zhǔn)安裝方式可以讓產(chǎn)出液從電機(jī)旁流過(guò)以冷卻電機(jī)。
底部吸入口安裝方式從下到上依次是吸入口、泵、排出口、保護(hù)器、電機(jī)。流體由插到井底的尾管進(jìn)泵，環(huán)空排出。底部吸入口安裝方式可以提高排量和效率，適用于油管摩阻大或泵徑大的井。
底部排出口安裝方式從下到上依次是排出口、泵、吸入口、保護(hù)器、電機(jī)。流體從油、套管環(huán)形空間進(jìn)泵，由尾管排到下部層位。底部排出口安裝方式適用于油田注水開發(fā)或氣井排水采氣。
3.離心泵工作特性井下多級(jí)離心泵由單級(jí)離心泵串聯(lián)組成，是舉升液體的關(guān)鍵部件。單級(jí)離心泵由裝在泵軸上的葉輪和固定在泵殼上的導(dǎo)輪組成。井下多級(jí)離心泵的工作原理與地面多級(jí)離心泵相同：葉輪旋轉(zhuǎn)的離心力使流道中的液體增壓、加速后從出口排出，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榱黧w的壓能和動(dòng)能。導(dǎo)輪的流通面積逐漸擴(kuò)大，使部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變成靜壓。流體再進(jìn)入下一級(jí)葉輪、導(dǎo)輪。重復(fù)這一過(guò)程，直到泵的出口達(dá)到所需要的壓力。
離心泵的特性是指排量、壓頭、功率、效率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。排量是指泵在單位時(shí)間內(nèi)輸送的流體體積。壓頭是指單位質(zhì)量流體得到的能量，也稱為有效壓頭或揚(yáng)程。功率是指電機(jī)傳給葉輪的功率，稱為泵的軸功率。有效功率是指泵內(nèi)流體獲得的功率。有效功率與泵軸功率之比為效率。泵軸單位時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)叫做轉(zhuǎn)速。
泵的特性曲線一般是固定轉(zhuǎn)速，在相對(duì)密度為1、粘度為1mPa·s的清水中測(cè)得的，稱為泵的標(biāo)準(zhǔn)特性曲線，代表單級(jí)泵的工作特性，如圖6-38所示。泵吸入口氣液比小于10%時(shí)，可以采用泵的標(biāo)準(zhǔn)特性曲線,否則需減少游離氣進(jìn)泵或采用兩相泵的特性進(jìn)行設(shè)計(jì)。離心泵的實(shí)際工作特性非常復(fù)雜。
圖6-38 泵的標(biāo)準(zhǔn)特性曲線
由于各種因素影響，實(shí)際壓頭一般都低于理論壓頭。葉輪流道內(nèi)的沿程阻力會(huì)產(chǎn)生水力損失；高壓液體通過(guò)葉輪和導(dǎo)輪間隙的漏失引起容積損失；摩擦?xí)斐蓹C(jī)械損失。
氣體占據(jù)部分泵腔空間，減少了進(jìn)泵的液體。氣體使流體密度下降，影響泵的功率及各種能量損失，使泵的特性變差，偏離單相液體的特性。氣量太大會(huì)導(dǎo)致泵內(nèi)流體排不出去，造成排液中斷，這種現(xiàn)象稱為氣鎖。停泵可使泵內(nèi)氣體上升以消除氣鎖。
當(dāng)泵內(nèi)流體的壓力低于飽和蒸汽壓時(shí)，會(huì)產(chǎn)生小氣泡。氣泡流入高壓區(qū)后會(huì)冷凝和破碎，產(chǎn)生很大的沖擊力。這種現(xiàn)象和水擊相似，稱作氣蝕。氣蝕會(huì)損壞泵，并使泵的工作特性變差、排量和效率下降。足夠的泵吸入壓力可以防止氣鎖和氣蝕。
4.潛油電泵井管理為提高運(yùn)行效率、延長(zhǎng)系統(tǒng)壽命，潛油電泵必須在最高效率點(diǎn)附近工作；泵的額定排量和壓頭要與井的生產(chǎn)能力相協(xié)調(diào)；電機(jī)功率必須滿足舉升流體的需要。如果油井產(chǎn)能預(yù)測(cè)不準(zhǔn)、油藏動(dòng)態(tài)發(fā)生變化、選泵不當(dāng)，都會(huì)使油井生產(chǎn)不協(xié)調(diào)，造成過(guò)載或欠載運(yùn)行。應(yīng)取全、取準(zhǔn)產(chǎn)量、含水率、生產(chǎn)氣油比、油壓、套壓、電流卡片、動(dòng)液面和靜液面位置等生產(chǎn)資料。控制合理的生產(chǎn)壓差，保證泵高效工作。當(dāng)油井產(chǎn)量在泵的最佳排量范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，這是潛油電泵最佳的工作制度。如果泵的排量大于油井的供液能力，可以換成小排量泵、從地面注入部分液體或利用控制屏的欠載延時(shí)再啟動(dòng)功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)間歇生產(chǎn)，但頻繁啟動(dòng)和停機(jī)會(huì)降低潛油電泵的壽命。
潛油電泵排量小、含蠟量高的油井可能會(huì)結(jié)蠟。玻璃油管防蠟、刮蠟片清蠟、熱油循環(huán)清蠟、熱電纜清蠟及化學(xué)清蠟等，都能保證潛油電泵井的正常生產(chǎn)。其中玻璃油管和加化學(xué)藥劑最為有效。刮蠟片清蠟應(yīng)注意下入深度。加熱法會(huì)引起電纜起泡，加速電纜絕緣層老化。
為保證潛油電泵長(zhǎng)期正常運(yùn)轉(zhuǎn)，少出故障，要經(jīng)常對(duì)泵機(jī)組進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。發(fā)現(xiàn)問題必須準(zhǔn)確判斷原因，盡快排除故障，提高潛油電泵井的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)率，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。
二、水力活塞泵水力活塞泵(Hydraulic Pump)是靠液壓傳遞動(dòng)力的無(wú)桿抽油設(shè)備，它是從地面把高壓動(dòng)力液注入井內(nèi)，驅(qū)動(dòng)井下馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)。馬達(dá)活塞又帶動(dòng)泵柱塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把機(jī)械能傳給產(chǎn)出流體，使其獲得足夠的能量到達(dá)地面。系統(tǒng)主要由動(dòng)力液罐、地面泵、控制管匯、井口控制閥和井下泵組成，如圖6-39所示。
圖6-39 水力活塞泵系統(tǒng)
A—?jiǎng)恿σ汗蓿籅—三缸高壓泵；C—控制管匯；D—井口控制閥；E—井下泵1.動(dòng)力液系統(tǒng)地面動(dòng)力液系統(tǒng)按管理的井?dāng)?shù)分為單井系統(tǒng)和中心站多井系統(tǒng)；按動(dòng)力液排出方式分為開式和閉式系統(tǒng)。不同系統(tǒng)的設(shè)備、地面流程及處理能力不同，選擇時(shí)要考慮現(xiàn)有設(shè)備、場(chǎng)地和投資成本等因素。
閉式系統(tǒng)中，動(dòng)力液和地層流體不混合。向動(dòng)力液中加化學(xué)劑的成本低，地面分離設(shè)備簡(jiǎn)單，但需要?jiǎng)恿σ悍党龉芫€。動(dòng)力液不能對(duì)稠油起稀釋和降粘作用。閉式系統(tǒng)主要用于海洋和城市。
開式系統(tǒng)中，動(dòng)力液和地層流體混合，由同一通道返出地面，井身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。熱動(dòng)力液可稀釋粘稠的地層流體，但所加潤(rùn)滑、防腐、除氧等化學(xué)劑會(huì)被地層流體稀釋，損耗較大。
動(dòng)力液質(zhì)量對(duì)系統(tǒng)的維修成本和使用壽命影響很大。用原油作動(dòng)力液潤(rùn)滑性較好，地面柱塞泵的維護(hù)少，需要的化學(xué)劑少，成本低。用水作動(dòng)力液對(duì)環(huán)境污染小，安全性好，但無(wú)潤(rùn)滑作用，易產(chǎn)生腐蝕和漏失，還需脫氧處理。動(dòng)力液可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和投資成本選擇。
2.井下泵裝置按動(dòng)力液的流動(dòng)方向，井下泵裝置可分為正循環(huán)和反循環(huán)系統(tǒng)。正循環(huán)系統(tǒng)中動(dòng)力液從裝泵的油管注入，從未裝泵的流動(dòng)通道返出。反循環(huán)系統(tǒng)中動(dòng)力液從未裝泵的流動(dòng)通道注入，從裝泵的油管返出，目的是保護(hù)套管、降低摩阻。
根據(jù)安裝方式，井下泵裝置分為自由式和固定式。自由式裝置操作簡(jiǎn)單、方便，改變動(dòng)力液的流向可完成起、下泵作業(yè)。正循環(huán)動(dòng)力液將泵下到井底工作，反循環(huán)起出泵維修，減少了停產(chǎn)時(shí)間和作業(yè)成本。將壓力計(jì)裝在泵下部可進(jìn)行產(chǎn)能測(cè)試和中途測(cè)試，便于自動(dòng)化管理。起泵后，能對(duì)地層進(jìn)行各種措施和作業(yè)。自由式裝置的井下泵的直徑受油管尺寸限制。固定式裝置的井下泵安裝在油管底部，泵的直徑不受油管尺寸限制，但檢泵、換泵時(shí)必須起、下油管。固定式裝置主要用于高產(chǎn)井。
按完井方式，井下泵裝置分為套管式和平行式。套管式裝置用于開式動(dòng)力液系統(tǒng)中，油、套環(huán)形空間作為流動(dòng)通道。如果氣量太大，可在環(huán)空中加裝排氣管。大套管中可用同心管插入式套管裝置，兩油管間的環(huán)空做流動(dòng)通道，外油管和套管的環(huán)空排放氣體。平行式裝置在開式系統(tǒng)中是采用兩根平行油管完井；閉式系統(tǒng)還要添加動(dòng)力液排出管。氣體從油管外、套管內(nèi)的通道排出。平行式裝置主要用于需排放氣體、保護(hù)套管或套管已經(jīng)損壞的井。
與地面動(dòng)力液系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，井下裝置也分為開式和閉式。目前，常用套管自由式正循環(huán)開式動(dòng)力液系統(tǒng)裝置和平行自由式正循環(huán)開式動(dòng)力液系統(tǒng)裝置。
3.工作原理井下水力活塞泵包括馬達(dá)和泵以及連接它們的空心活塞桿。馬達(dá)和泵可以有多個(gè)。單作用泵僅在上沖程或下沖程向地面排液，雙作用泵在上沖程和下沖程都向地面排液。圖6-40所示為單作用井下泵裝置。
圖6-40 單作用井下泵裝置
注入井中的高壓動(dòng)力液驅(qū)動(dòng)水力活塞泵上的馬達(dá)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將高壓勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。馬達(dá)驅(qū)動(dòng)泵，又將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的靜壓，使產(chǎn)出液具有足夠的能量流到地面上來(lái)。
馬達(dá)由馬達(dá)缸套、馬達(dá)活塞、馬達(dá)閥、閥桿和馬達(dá)排出口組成。下沖程中馬達(dá)閥向下，高壓動(dòng)力液進(jìn)入馬達(dá)活塞的上腔，活塞下腔的低壓動(dòng)力液從馬達(dá)排出口排出。下沖程末，馬達(dá)閥向上換位，動(dòng)力液反向流動(dòng)。上沖程中，高壓動(dòng)力液進(jìn)入馬達(dá)活塞下腔，馬達(dá)活塞上腔的低壓動(dòng)力液排出。上沖程末，馬達(dá)閥向下?lián)Q位，動(dòng)力液倒流，開始下一個(gè)循環(huán)。
馬達(dá)閥也稱為倒向閥，在各個(gè)交替的半沖程中，改變動(dòng)力液的流向。馬達(dá)閥通過(guò)換位交替地將動(dòng)力液注入馬達(dá)活塞的上、下腔，推動(dòng)馬達(dá)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)泵柱塞運(yùn)動(dòng)。
泵的主要部件是缸套、柱塞、吸入閥、排出閥和平衡管。下沖程中，馬達(dá)活塞帶動(dòng)泵柱塞作向下運(yùn)動(dòng)，泵柱塞下腔的壓力上升，吸入閥關(guān)閉，排出閥打開，泵排出高壓流體。同時(shí)泵柱塞上腔的壓力下降，排出閥關(guān)閉。泵腔內(nèi)壓力降到吸入閥開啟壓力時(shí)，吸入地層流體。上沖程中，馬達(dá)活塞帶動(dòng)泵柱塞向上運(yùn)動(dòng)。同樣靠泵內(nèi)上、下腔容積的改變，控制泵腔內(nèi)壓力的升降、吸入閥和排出閥的開關(guān)，把井下液體舉升到地面上來(lái)。
馬達(dá)活塞面積越大，泵的排出壓頭越高；泵柱塞的面積越大，泵的排量越高。
水力活塞泵也存在余隙和氣鎖。吸入流體含游離氣時(shí)，在泵排出沖程末端，氣體被壓縮在余隙的流體中。泵柱塞反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，余隙中的氣體膨脹，壓力下降緩慢，泵吸入閥打開滯后，泵的有效沖程減少。嚴(yán)重時(shí)始終不能打開吸入閥，泵抽不出油來(lái)，這就是氣鎖。
4.排量若視驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的動(dòng)力液為不可壓縮液體，馬達(dá)實(shí)際排量就等于動(dòng)力液流量。馬達(dá)有效排量是馬達(dá)排出口的流量。有效排量與實(shí)際排量之比即為馬達(dá)效率，其大小與漏失有關(guān)。漏失又取決于配合間隙、動(dòng)力液的粘度、磨損等。馬達(dá)實(shí)際排量比額定排量小很多時(shí)，馬達(dá)閥的動(dòng)作不協(xié)調(diào)；實(shí)際排量接近額定排量時(shí)，馬達(dá)的使用壽命較短。
泵的有效排量是吸入條件下泵排出地層流體的體積流量。游離氣占據(jù)空間，溶解氣會(huì)使液體膨脹，致使地面排量與泵的井下排量不同。泵的實(shí)際排量是指吸入條件下通過(guò)泵的地層流體的體積流量。有效排量與實(shí)際排量之比即為漏失效率。漏失效率用以描述漏失、氣體降低有效沖程或造成間歇?dú)怄i等綜合影響。泵的額定排量是吸入條件、額定轉(zhuǎn)速下的實(shí)際排量。實(shí)際排量應(yīng)小于額定排量。以額定排量選擇水力活塞泵，必須滿足排量要求，并與油井的產(chǎn)能相協(xié)調(diào)；要有足夠的舉升壓力以保證所需的井口剩余壓力。
三、水力射流泵水力射流泵(Hydraulic Jet Pump)簡(jiǎn)稱射流泵。其生產(chǎn)系統(tǒng)由地面儲(chǔ)液罐、地面高壓泵和井下射流泵組成。射流泵與水力活塞泵的井下總成可以互換。射流泵的井下裝置也分為自由式和固定式，均采用開式動(dòng)力液系統(tǒng)。
射流泵井下無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，對(duì)于高溫深井、高產(chǎn)井、含砂、含腐蝕性介質(zhì)、稠油以及高氣油比油井具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。其結(jié)構(gòu)緊湊，還可適用于斜井、水平井。射流泵能自由投撈，靈活方便，可進(jìn)行產(chǎn)能測(cè)試，維護(hù)費(fèi)用低。
1.射流泵的結(jié)構(gòu)及工作原理射流泵是通過(guò)兩種流體之間的動(dòng)量交換傳遞能量的。典型的套管自由式井下射流泵如圖6-41所示，主要由噴嘴、喉管和擴(kuò)散管等元件組成。噴嘴相當(dāng)于射流泵的馬達(dá)，將動(dòng)力液高壓勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚賱?dòng)能。喉管是直徑比噴嘴出口大的長(zhǎng)圓筒，高速動(dòng)力液與低速產(chǎn)出液在其中完全混合，交換動(dòng)量。擴(kuò)散管的橫截面沿流動(dòng)方向逐漸增大，將動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，使混合流體獲得足夠的能量上升到地面上來(lái)。
圖6-41 套管自由式井下射流泵
2.壓力損失射流泵的能量損失包括摩阻損失和混合損失，其大小與流體性質(zhì)、流量、壓力及泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)等有關(guān)。噴嘴、吸入腔室、喉管和擴(kuò)散管中都存在摩阻損失。設(shè)計(jì)得當(dāng)可以消除吸入腔室的摩阻損失。混合損失主要發(fā)生在喉管內(nèi)，其他部位很少，喉管長(zhǎng)度是影響混合損失的主要參數(shù)。選泵時(shí)必須考慮這些影響因素，摩阻損失、混合損失之和最小為最佳選擇。同時(shí)，所選泵必須滿足井對(duì)排量和舉升高度的要求，在不出現(xiàn)氣蝕時(shí)效率最高。
3.氣體影響氣體要占據(jù)體積，使泵的液體排量下降。氣體也對(duì)泵內(nèi)壓力損失產(chǎn)生影響。吸入腔室的壓力下降會(huì)導(dǎo)致脫氣，產(chǎn)生滑脫。氣體造成混合速度、濃度分布極不均勻，使泵效下降。泵的結(jié)構(gòu)不同，氣體的影響程度差別較大。同時(shí)，氣體的舉升作用有利于降低排出管的壓力損失。
氣蝕對(duì)射流泵的正常工作影響很大。噴嘴和喉管之間的環(huán)形面積是產(chǎn)液進(jìn)泵的吸入面積。環(huán)形面積越小，吸入流體的速度越高，喉管入口處的壓力越低。吸入壓力低于流體的蒸氣壓時(shí)產(chǎn)生小氣泡。氣泡進(jìn)入喉管的高壓區(qū)就會(huì)冷凝和破碎，對(duì)泵產(chǎn)生沖蝕，這種現(xiàn)象稱為氣蝕。當(dāng)氣蝕發(fā)生時(shí)，增加動(dòng)力液流量不會(huì)提高產(chǎn)量。對(duì)一定的產(chǎn)量和吸入壓力，剛好能避免氣蝕的環(huán)形面積稱為最小氣蝕面積。
射流泵需要較高的吸入壓力以避免氣蝕，所以應(yīng)用受到限制。射流泵在最高效率點(diǎn)工作時(shí)，一般要求較大的沉沒度。為了在較低的吸入壓力下不發(fā)生氣蝕，犧牲泵效可使射流泵用于更多的低壓深井，所以射流泵泵效較低，所需輸入功率比水力活塞泵高。
四、螺桿泵螺桿泵(Progressing Cavity Pump)是一種新型機(jī)械采油裝置。其工作可靠、容積效率高、抗磨蝕性能好，適用于高粘、高含砂、高含氣原油的開采。隨著合成橡膠及粘結(jié)技術(shù)的發(fā)展，螺桿泵采油成為稠油冷采、聚合物驅(qū)油田的主要舉升方式。
螺桿泵裝置可分為地面驅(qū)動(dòng)和井下驅(qū)動(dòng)兩類。地面驅(qū)動(dòng)螺桿泵主要由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、連接器、抽油桿柱及井下泵組成，抽油桿柱旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)井下螺桿泵。井下驅(qū)動(dòng)螺桿泵的電機(jī)、保護(hù)器和螺桿泵裝在井下，典型系統(tǒng)如圖6-42所示。
圖6-42 井下驅(qū)動(dòng)螺桿泵
螺桿泵由能轉(zhuǎn)動(dòng)的單螺桿(轉(zhuǎn)子)和固定襯套(定子)組成。如圖6-43所示，E為螺桿偏心距，襯套內(nèi)表面由橡膠制成，螺桿沿襯套內(nèi)表面滾動(dòng)使螺桿軸線繞襯套軸線旋轉(zhuǎn)，因此螺桿與傳動(dòng)軸必須采用萬(wàn)向軸或偏心聯(lián)軸節(jié)連接。
圖6-43 螺桿泵結(jié)構(gòu)示意圖
電纜把電源動(dòng)力傳給井下電機(jī)，電機(jī)帶動(dòng)螺桿泵旋轉(zhuǎn)，使產(chǎn)出液體獲得足夠的能量排到地面。螺桿在襯套內(nèi)偏心旋轉(zhuǎn)時(shí)形成一系列密封腔。當(dāng)泵吸入端的密封腔容積增大時(shí)，腔內(nèi)壓力下降，流體進(jìn)入。隨著螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，這個(gè)腔室開始封閉，并向排出口移動(dòng)，壓力不斷上升。當(dāng)一個(gè)密封腔消失時(shí)，另一個(gè)同樣的密封腔形成，因此排量非常均勻。對(duì)于相同級(jí)數(shù)的螺桿泵，排量隨著壓頭的增加而下降。不同型號(hào)的螺桿泵特性不一樣，一般用清水測(cè)試獲得，用于選擇和設(shè)計(jì)。
思 考 題
1.為什么我們最希望采用自噴采油方法？
2.什么是流入動(dòng)態(tài)關(guān)系？單相流和溶解氣驅(qū)的IPR曲線形狀怎樣？
3.無(wú)因次IPR曲線有何特點(diǎn)？Vogel方程描述什么關(guān)系？
4.什么是采油指數(shù)？單相滲流和油氣兩相滲流的采油指數(shù)有何異同？
r=pb=20MPa，井底流壓為12MPa時(shí)的產(chǎn)油量為60m3/d。(1)計(jì)算該井的最大產(chǎn)量；(2)計(jì)算井底流壓為10MPa時(shí)的產(chǎn)量，并繪制IPR曲線。(3)若FE=0.8，結(jié)果會(huì)怎樣變化？
6.試述兩相垂直管流的流動(dòng)型態(tài)及其特點(diǎn)？
7.62mm內(nèi)徑油管中的液體流量為0.8m3/s，氣體流量為0.6m3/s,持液率為0.7，計(jì)算其滑脫速度。
8.油嘴有何作用？油嘴流動(dòng)的特點(diǎn)是什么？
9.怎樣才能達(dá)到臨界流動(dòng)狀態(tài)？
10.什么是協(xié)調(diào)工作點(diǎn)？油井如何才能達(dá)到協(xié)調(diào)生產(chǎn)？
11.有哪幾類節(jié)點(diǎn)？節(jié)點(diǎn)分析方法的基本思路如何？
12.基本的氣舉系統(tǒng)包括哪幾個(gè)部分？
13.試述氣舉閥的類型、作用及其工作原理。
14.簡(jiǎn)述氣舉裝置的類型及其適用條件。
15.試述連續(xù)氣舉的卸載過(guò)程。
16.常規(guī)間歇?dú)馀e的每個(gè)循環(huán)周期可分為哪些階段？
17.簡(jiǎn)述連續(xù)氣舉與間歇?dú)馀e的異同。
18.何為氣舉的啟動(dòng)壓力和工作壓力？
19.抽油機(jī)有哪些類型？
20.游梁式抽油機(jī)主要由哪些部件組成？其型號(hào)如何表示？
21.試述抽油泵的類型、基本結(jié)構(gòu)及工作原理。
22.有桿泵抽油過(guò)程中下沖程油井出油嗎？出多少？泵的理論排量如何計(jì)算？
=Wr+WL。
24.某井下泵深度Lp=1200m，泵徑D=56mm，沖程S=3m，沖次n=12min-1，抽油桿直徑22mm，油管內(nèi)徑、外徑分別為62mm、73mm，產(chǎn)出液體平均密度ρL=850kg/m3。計(jì)算懸點(diǎn)最大和最小載荷。
25.抽油機(jī)為什么要調(diào)平衡？有哪幾種平衡方式？平衡的基本原理如何？
26.分析影響泵效的主要因素以及提高泵效的措施。
27.氣體影響與供液不足的典型示功圖有何異同？
28.說(shuō)明連抽帶噴、固定閥嚴(yán)重漏失和抽油桿斷脫時(shí)的典型示功圖特征，如何判別？
29.何謂光桿功率、水功率和有桿抽油系統(tǒng)效率？
30.無(wú)桿泵采油包括哪些方法？各有何特點(diǎn)？
31.潛油電泵系統(tǒng)包括哪些部件？
32.潛油電泵井中,為什么產(chǎn)出液體必須從電機(jī)外流過(guò)？
33.潛油電泵井中,為什么需采用高效率的井下氣液分離器？
34.水力活塞泵的開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)各有何特點(diǎn)？
35.采油方法有哪些？各自的采油原理是什么？
什么是無(wú)桿泵采油?
無(wú)桿泵(Rodless Pump)采油也是油田生產(chǎn)中常見的機(jī)械采油方式。無(wú)桿泵采油無(wú)需抽油桿柱,減少了抽油桿柱斷脫和磨損帶來(lái)的作業(yè)和修井費(fèi)用,適用于開采特殊井身結(jié)構(gòu)的油井。隨著我國(guó)各大油田相繼進(jìn)入中后開采期,地質(zhì)條件越來(lái)越復(fù)雜,無(wú)桿泵將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。本節(jié)介紹潛油電泵、水力活塞泵、射流泵及螺桿泵采油的基礎(chǔ)...
無(wú)桿泵簡(jiǎn)介
機(jī)械采油裝置是石油開采的重要設(shè)備，根據(jù)工作原理，主要分為有桿泵和無(wú)桿泵兩大類。有桿泵，通常使用抽油桿柱上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)抽油設(shè)備，這種設(shè)備在大量井?dāng)?shù)的大型油田中應(yīng)用廣泛。無(wú)桿泵則不依賴抽油桿柱傳遞能量，而是通過(guò)電纜或高壓液體來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳輸，因此適用于不同類型的油田。值得一提的是，雖...
游梁式抽油機(jī)就是有桿抽油機(jī)么?二者有什么區(qū)別啊?
所謂“無(wú)桿泵采油”，就是深井泵在工作是不需要抽油桿。如電潛泵采油、水力活塞泵采油等，就是其中的兩種，這種采油方法是不需要抽油桿的，所以叫“無(wú)桿泵采油”，當(dāng)然也是不需要抽油機(jī)的。
游梁式抽油機(jī)就是有桿抽油機(jī)么?二者有什么區(qū)別啊?
而無(wú)桿泵采油則是深井泵無(wú)需依靠抽油桿工作，如電潛泵采油、水力活塞泵采油等方法。這類采油方式不需要抽油桿，因此也不需要抽油機(jī)。無(wú)桿泵采油技術(shù)能夠更靈活地適應(yīng)不同的油井條件，具有更高的效率和更低的運(yùn)行成本。游梁式抽油機(jī)作為一種常見的有桿泵采油設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。它利用...
無(wú)桿泵無(wú)桿泵采油應(yīng)用
水力活塞泵采油是一種液壓傳動(dòng)的無(wú)桿抽油設(shè)備，適用于高氣油比、出砂、高凝油、含蠟、稠油、深井、斜井及水平井。其工作原理是地面動(dòng)力泵將動(dòng)力液增壓后泵入井下，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將高壓動(dòng)力液傳至井下驅(qū)動(dòng)油缸和換向閥，幫助抽油。水力射流泵采油系統(tǒng)利用射流原理將高壓動(dòng)力液的能量傳遞給井...
油井采油技術(shù)是什么?
無(wú)桿泵采油包括氣舉采油、電動(dòng)潛油離心泵采油、井下驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油、水力活塞泵采油和射流泵采油。 1.氣舉采油 當(dāng)油氣能量不足以維持油井自噴時(shí),為使油井繼續(xù)出油,人為地將氣體(天然氣或空氣)壓入井底,利用氣體的膨脹能量將原油升舉到地面,這種采油方法稱為氣舉采油法。氣舉方式有環(huán)形空間進(jìn)氣方式和中心進(jìn)氣方式...
什么是機(jī)械采油?
無(wú)桿泵是不借助抽油桿來(lái)傳遞動(dòng)力的抽油設(shè)備。目前無(wú)桿泵的種類很多，如水力活塞泵、電動(dòng)潛油離心泵、射流泵、振動(dòng)泵、螺桿泵等。目前應(yīng)用最廣泛的還是游梁式抽油機(jī)和深井泵裝置。因?yàn)榇搜b置結(jié)構(gòu)合理、經(jīng)久耐用、管理方便、適用范圍廣。● 抽油機(jī) 抽油機(jī)（圖5.4）是有桿泵采油的主要地面設(shè)備。按...
油氣開采的方法
氣舉采油法通過(guò)將天然氣注入井內(nèi)降低井中流體的比重，從而把流體從油管或套管環(huán)隙中導(dǎo)出井外。泵抽采油法是通過(guò)在油井中下入抽油泵，把油藏中產(chǎn)出的液體泵送到地面的方法。有桿泵是最常用的單缸單作用抽油泵，其排油量取決于泵徑和泵的沖程、沖數(shù)。無(wú)桿泵適用于大產(chǎn)量的中深井或深井和斜井，包括電動(dòng)...
什么是人工舉升采油?
（1）有桿泵采油：有桿泵采油是指抽油機(jī)通過(guò)下入井中的抽油桿帶動(dòng)井下抽油泵的活塞做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把油抽汲到地面的人工舉升采油方法。這種方法用量最多，大約占世界人工舉升采油總井?dāng)?shù)的80%～90%。（2）無(wú)桿泵采油：無(wú)桿泵采油是指不用抽油桿傳遞動(dòng)力，而是用電動(dòng)機(jī)、高壓液體等驅(qū)動(dòng)井下泵，即...
無(wú)桿泵采油算不算低碳發(fā)展
根據(jù)中國(guó)科技網(wǎng)查詢得知，低碳發(fā)展是一種以低耗能、低污染、低排放為特征的可持續(xù)發(fā)展模式。無(wú)桿泵采油技術(shù)是一種比較環(huán)保的采油技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的有桿泵采油技術(shù)，它的碳排放量更低，因此可以被認(rèn)為是低碳發(fā)展的一種方式。除了減少碳排放的優(yōu)點(diǎn)外，無(wú)桿泵采油技術(shù)還有以下優(yōu)點(diǎn)：1.節(jié)約用地。傳統(tǒng)采油...
相關(guān)評(píng)說(shuō)：
昂仁縣零件： ______ 有桿泵采油由地面抽油機(jī)、井下抽油桿和抽油泵三部分組成.抽油泵由工作筒、 襯套、柱塞(空心的)、裝在柱塞上的排出閥和裝在工作筒下端的吸入閥組成.它的工作原...
昂仁縣零件： ______ 摘 要:分析了目前螺桿泵管理存在的主要問題,并提出了螺桿泵井桿柱斷脫防治技術(shù).主要采取了化學(xué)加藥與常規(guī)熱洗方式結(jié)合,以常規(guī)熱洗方式為主、水泥車為輔,控制洗井排量,優(yōu)化設(shè)計(jì)方案及摸索間抽制度等技術(shù)措施,可以降低抽油桿扭...
昂仁縣零件： ______ 1、游梁式抽油機(jī)應(yīng)用較廣泛,是目前各大油田廣泛使用的一種采油設(shè)備.其主要由游梁—連桿——曲柄機(jī)構(gòu)和 減速箱、動(dòng)力設(shè)備、輔助裝置四大部分組成.主要配件有底座、減速箱、曲柄、平衡塊、連桿、橫梁、支架、游梁、驢頭、懸繩器、...
昂仁縣零件： ______ 開采石油的機(jī)械有自噴井,有桿泵,無(wú)桿泵,地上部分的名稱不盡相同
昂仁縣零件： ______ 采石油不是抽淤泥,所以不能用你說(shuō)的那種泵.不過(guò),有一些油井是可以用電潛泵抽油的,其原理和日常中常用潛水泵類似,只是結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些.這種泵只適用于液量大,供液充足,不出砂,原油粘度不大的油井. 嚴(yán)格地說(shuō),你說(shuō)的那種抽油方式叫有桿泵抽油油井,就是利用“三抽”設(shè)備(抽油泵、抽油桿、抽油機(jī))把石油抽到地面上來(lái).抽油泵又分為桿式泵和管式泵,油井根據(jù)情況選擇下入不同的泵. 油井的泵下入深度有淺有深,淺的只有幾百米,深的有三、四千米,也更深些的.泵下多深,抽油桿也下多深.
昂仁縣零件： ______ 采油工程是油田開采過(guò)程中根據(jù)開發(fā)目標(biāo)通過(guò)生產(chǎn)井和注入井對(duì)油藏采取的各項(xiàng)工程技術(shù)措施的總稱.它所研究的是可以經(jīng)濟(jì)有效地作用于油藏,以提高油井產(chǎn)量和原油采收率的各項(xiàng)工程技術(shù)措施的理論、工程設(shè)計(jì)方法及實(shí)施技術(shù). 采油工程的任務(wù)是通過(guò)一系列可作用于油藏的工程技術(shù)措施、使油、氣暢流入井,并高效率地將其舉升到地面進(jìn)行分離和計(jì)量;其目標(biāo)是經(jīng)濟(jì)有效地提高油井產(chǎn)量和原油采收率.
