4-2水力活塞泵采油

石油工程采油工程2第二节水力活塞泵采油HydraulicPistonPumping采油工程3第二节水力活塞泵采油一、抽油装置JetPumpsSystem液马达高压泵机组井下管柱结构井口高压控制管汇计量装置动力液处理装置地面管线抽油泵滑阀控制机构系统组成油井装置地面流程水力活塞泵井下机组采油工程4高压泵机组高压控制管汇计量装置动力液处理装置地面管线井口装置滑阀控制机构液马达采油工程5下冲程上冲程液马达主控滑阀活塞杆抽油泵采油工程6二、工作原理动力液地面加压；油管或专用动力液管输送；动力液被传至井下液马达处；滑阀控制机构换向；动力液驱动液马达；液马达做往复运动；液马达通过活塞杆带动抽油泵做往复运动；原油被增压举升。采油工程7开式水力活塞泵采油系统闭式水力活塞泵采油系统采油工程8适应条件主要缺点：油层深度与排量范围大；含蜡；稠油；井斜。(1)机组结构复杂，加工精度要求高；(2)地面流程大，投资高(规模效益)；一、水力活塞泵采油系统举升原理采油工程9(2)按动力液循环分类(3)按动力液性质分类水力活塞泵采油系统类型分类：(1)按系统井数分类动力液不与产出液混合。动力液与产出液混合。单井流程系统；多井集中泵站系统；大型集中泵站系统。闭式循环方式：开式循环方式：原油动力液水力活塞泵采油系统水基动力液水力活塞泵采油系统一、水力活塞泵采油系统举升原理采油工程10(4)按井下泵的安装方式分类固定式安装：整个泵随油管下入井内，优点是泵径大、排量大，缺点是起泵必须起油管。插入式安装：泵工作筒随大直径油管下入井内，而沉没泵机组则用小直径油管下入，插到泵工作筒内。投入式安装：又分单管封隔式和平行管柱式，泵工作筒随油管下至井底，沉没泵机组则从油管中投入，使用液力下泵和起泵，优点是起下泵方便，缺点是泵径受到限制，排量较小。一、水力活塞泵采油系统举升原理采油工程11最常用的三种水力活塞泵抽油装置(1)开式循环单管封隔器投入式水力活塞泵采油系统；一、水力活塞泵采油系统举升原理采油工程1212(2)闭式循环平行管柱投入式水力活塞泵采油系统；平行旁通管为废动力液的流道。一、水力活塞泵采油系统举升原理采油工程13(3)开式循环平行管柱投入式水力活塞泵采油系统。平行管通到封隔器下部，以排放封隔器下部聚集的气体。一、水力活塞泵采油系统举升原理采油工程1414开式水力活塞泵采油系统闭式水力活塞泵采油系统一、水力活塞泵采油系统举升原理采油工程1515二、水力活塞泵井下机组(1)液马达：将动力液的压能转换为机械能带动泵工作。(2)泵：将液马达传递给它的机械能转换成液体的压能，用来提高油层产出液的压能。(3)主控滑阀：利用液压差动原理控制液马达和泵柱塞做往复运动的换向控制机构。采油工程1616单作用泵工作原理示意图采油工程17采油工程18采油工程1919第三节水力活塞泵采油一、水力活塞泵采油系统组成和类型水力泵系统是由地面动力泵将动力液增压后经油管或专用通道泵入井下，驱动马达做上下往复运动，将高压动力液传至井下驱动换向阀，带动井下柱塞泵抽油。采油工程2020组成：水力活塞泵井下机组井下管柱和井口地面流程：地面动力液罐、高压柱塞泵组、高压控制管汇、计量装置和地面管线。特点：高油气比、出砂、高凝油、含蜡、深井、斜井及水平井适应性很强。第三节水力活塞泵采油采油工程21211.动力液系统及动力液第三节水力活塞泵采油按系统管理井数分：单井系统和中心站多井系统。按动力液排出方式分：开式动力液系统：设备简单、操作容易、动力液费用高闭式动力液系统：设备复杂、操作麻烦、动力液成本低按动力液流动方向分正循环系统：动力液从油管注入、环空采出反循环系统：很少应用（从未装泵的通道注入，装泵的油管通道产出）1)动力液系统采油工程22221.动力液系统及动力液第三节水力活塞泵采油2)动力液原油动力液：杂质10~15ppm，润滑性好，成本低水基动力液：杂质15μm，防腐剂+润滑剂，易腐蚀油田优先选用原油作动力液（开式循环多井系统）当原油粘度高或油井含水高时优先用水基动力液（闭式）采油工程2323第三节水力活塞泵采油2.井下泵装置类型按泵体的安装方式分：自由式泵装置和固定式泵装置按完井方式分：套管式装置和平行式装置按动力液排出方式分：开式和闭式两种按动力液流动方向分：正循环和反循环系统◆自由式泵装置在油管内下部装一个泵的井下总成，由一个密封泵座和多个密封腔组成，通过改变动力液的流向，可以自由地把井下泵下入井底采油或起出地面换泵和维修。采油工程2424第三节水力活塞泵采油2.井下泵装置类型◆固定式泵装置将井下泵固定在油管底部，随油管一起下入井中。泵的外径不受油管内径的限制，它主要用于高产井，换泵需要进行取下油管作业采油工程2525井下水力活塞泵由马达和泵通过空心活塞杆相连组成，马达和泵可以有一个到多个，泵可以是单作用的也可以是双作用的。单作用泵：仅上冲程或下冲程向地面排液双作用泵：上冲程和下冲程都向地面排液。第三节水力活塞泵采油二、水力活塞泵的结构采油工程2626第三节水力活塞泵采油二、水力活塞泵的结构(1)柱塞泵：将液马达传递给他的机械能转换为液体的压能，用来提高油层的产出液的压能，常用往复式柱塞泵。(2)液马达：将动力液的压能转换为机械能带动泵工作，常用往复式液马达。采油工程2727第三节水力活塞泵采油二、水力活塞泵的工作原理高压动力液经动力液管柱注入井中，驱动水力活塞泵上的液马达，使动力液高压势能为往复运动的机械能。液马达驱动泵，泵将机械能液体的静压，使产出流体采到地面。水力活塞泵系统的工作原理：采油工程2828第三节水力活塞泵采油二、水力活塞泵设计计算1.井下泵排量1)液马达排量液马达实际排量等于动力液流量，液马达有效排量是从液马达排出口排出的动力液流量。液马达实际排量应比液马达额定排量小，一般在20％～80％之间较合理。液马达实际排量为：Qn——动力液流量（即马达实际排量），m3/d；ηe——液马达效率（新液马达效率高达0.95，磨损后可降到0.8，设计时一般取0.9）；Qer——马达额定排量，m3/d；n/nmax——液马达速度比（可取0.8）eernnnQQ/)/(max采油工程29292)泵的排量第三节水力活塞泵采油二、水力活塞泵设计计算1.井下泵排量泵的有效排量是在吸入条件下泵排出地层流体的总体积流量。泵的最大容积效率：(1)泵的有效排量])()[1(1maxgsgoowwdsvBRRBffVV采油工程3030(2)泵的实际排量第三节水力活塞泵采油二、水力活塞泵设计计算1.井下泵排量2)泵的排量泵的实际排量是在吸入条件下，实际通过泵的地层流体的体积流量。泵的实际排量与泵的漏失和气体干扰有关，液体要通过配合间隙漏失，气体干扰使泵的有效冲程降低或造成间歇气锁，目前不能定量描述这种影响，因此把它归为漏失损失，可以采用漏失效率描述这种影响。采油工程3131(3)泵的额定排量第三节水力活塞泵采油二、水力活塞泵设计计算1.井下泵排量2)泵的排量泵的额定排量是在吸入条件和泵的额定转速下的实际排量。泵的额定排量由下式计算:intmaxmaxpvLprnnQQ采油工程32322.水力活塞泵的力平衡第三节水力活塞泵采油1)力平衡方程开式系统双作用泵下冲程的受力分析图4-26向下的力为prppserepnerndAApAApApF向上的力为erepfrprnprppderepduAApApAApAApF动力液压力frerepprppserepprppdnpAAAApAAAApp1()/()pppreperPEAAAA压力比：P/E1,浅井，产量高；P/E1，深井，扬程高采油工程3333PwfFpPfPdPnPd有效横截面面积上冲程压力下冲程压力AerPnPnAep－AerPdPnAep－AerPnPdApp－AprPdPsApp－AprPsPdAprPnPn马达泵连杆Pn：动力液压力Pd：泵排出压力Ps：泵吸入压力第三节水力活塞泵采油双作用泵下冲程的受力分析采油工程34342)摩阻损失包括水力摩阻损失和机械摩擦损失两类，水力摩阻损失占绝大部分。2.水力活塞泵的力平衡第三节水力活塞泵采油maxmaxexp1.799.001.0345.0nnvprernnfrQQCrp摩阻损失的经验公式3)初选P/E(压力比)估计最大P/E的经验公式pLEP2438max采油工程35353.水力活塞泵系统设计(实例见153页)第三节水力活塞泵采油●选择水力活塞泵基本原则：第一：必须满足排量要求，与油井的产能协调；第二：必须使泵产生足够的举升压力并保持所需的井口剩余压力。因此油藏流入动态特性资料要求准确可靠。采油工程36363.水力活塞泵系统设计(实例见153页)第三节水力活塞泵采油●设计内容：确定系统类型：开式、闭式；决定油井气体全部泵出，还是放气；选择合适的井下装置(套管型单管投入式)；决定多井泵站还是单井系统；系统工作参数确定(给定产量、确定泵挂、选泵、动力液排量、注入压力、功率、地面系统选择)；选择地面泵；设计动力液系统。采油工程3737PwfFpPfPdPnPdLp动力液QnPso混合液Pwh●设计步骤(1)由IPR、产量QLPwf(2)从井底算井筒压力分布，由泵充满程度要求确定泵吸入口压力Ps,并确定下泵深度Lp。(3)根据Ps计算最大体积效率vmax，决定是否放气(4)计算(P/E)max=2438/Lp(5)计算泵的额定排量Qpr(4-15)(6)选泵要求P/E(P/E)max，满足额定Qpr泵型号:SHB350/20泵额定排量Qpr:500m3/d冲程：1.65m马达额定排量Qer:444.2m3/d额定冲数nmax:40min-1压力比P/E:1.15maxmaxintLprvpQQnn第三节水力活塞泵采油3.水力活塞泵系统设计(举例见153页)采油工程3838PwfFpPfPdPnPd动力液QnPso混合液Pwh●设计步骤(7)计算马达或泵的实际冲数；(8)计算动力液的排量(4-24)；(9)由井口Pwh、Lp、Qn+QL计算排出压力Pd(10)计算井下泵系统摩阻损失Pfr(式4-30)(11)计算动力液入口压力Pn(12)计算地面泵注入压力Pso=Pn-gnLp+Pfn额定值(13)计算地面泵功率(14)根据地面泵功率、排量、压力选柱塞泵型号。(15)计算系统功率和举升效率。maxnereQQnnfrsdnpEPpEP1pp第三节水力活塞泵采油3.水力活塞泵系统设计(举例见153页)采油工程39采油工程40采油工程41采油工程42采油工程43第三节水力射流泵采油一、抽油装置系统组成油井装置地面流程高压泵机组高压控制管汇计量装置动力液处理装置地面管线井下器具管柱结构井口射流泵采油工程44采油工程45优点：(1)没有运动部件，结构紧凑，泵排量范围大(2)由于可利用动力液的热力及化学特性，适用于高凝油、稠油、高含蜡油井。水力射流泵举升原理(3)对定向井、水平井和海上丛式井的举升有良好的适应性。采油工程46二、工作原理动力液地面加压；油管或专用动力液管输送；动力液被传至井下喷嘴；通过喷嘴将压能转换动能；嘴后形成低压区；动力液与油层产出液在喉管中混合；经扩散管动能转换成压能；混合液的压力提高后被举升到地面。水力射流泵排量、扬程取决于喷嘴面积与喉管面积的比值R。通过注入井内的高压动力液的能量传递给井下油层产出液。采油工程47第四节人工举升方式适应性对比1.1)油藏的驱动类型2)油藏流体的性质3)油井的完井状况及生产动态（完井方式、开采层系、井筒尺寸、不同开发阶段的产量、含水率、流压与产液的关系等）。4)油井生产中出现的问题（出砂、结蜡、腐蚀、结垢）5)油井所处的地面环境（海上、市区、农村及边远山区）6)油田开发中，后期的开采方式如注