第二节水力活塞泵采油

第四章无杆泵采油第二节水力活塞泵采油第二节水力活塞泵采油一、教学目的主要掌握水力活塞泵系统的三大组成部分和主要装置及其应用；明确动力液的循环分类、水力活塞泵的内部主要结构及其工作原理；根据不同的现场情况设计水力活塞泵油井生产系统。二、教学重点、难点教学重点：1、水力活塞泵的分类；2、单作用泵工作原理。教学难点：1、井下机组工作参数的计算。三、教法说明课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的图形和动画。四、教学内容本节主要介绍三个方面的问题：1、水力活塞泵采油系统及装置.2、水力活塞泵井下机组.3、水力活塞泵油井生产系统设计.(一)水力活塞泵采油系统及装置1、水力活塞泵采油系统（1）工作原理井下水力活塞泵由紧密组合成一体的马达和泵组成。高压动力液第四章无杆泵采油第二节水力活塞泵采油径动力液管柱泵入井内，驱动马达，而令动力液和油井采出液则由生产管柱返出地面。水力活塞泵抽油是当今下入深度最深的一种人工举升方法。（美国路易斯安那州，18000ft）。水力活塞泵的优点：A、泵排量范围较大，产量变化范围可由不到100B/d到10000B/d以上。B、可用于斜井水力活塞泵系统适用于具有斜井眼或弯曲井眼的油井，这样的井眼常使常规有杆泵抽油出现故障。C、便于加化学剂各种防腐、防蜡和破乳用的化学剂可与动力液一起注到井下，还可注入淡水溶解沉积的盐。D、适于抽重质油当抽汲重油时，动力液可以起有效稀释剂的作用，降低产出流体的粘度。还可以把动力液加热开采重油或高凝固点原油。E、可用于单井或多井水力活塞泵采油的地面设备可以集中在一个中心站，为一口或多口井服务，这在市区、海上平台和环境敏感地区是一个优点。F、可在温度相对较高的井内工作水力活塞泵可在井底温度高达350℉的油井内工作。（2）组成第四章无杆泵采油第二节水力活塞泵采油井下部分：由工作筒、滑阀、拉杆、排出筒、吸入阀、固定阀、换向槽、封隔器等组成，起抽油的主要作用。地面部分：包括地面动力泵、各种控制阀及动力液处理设备，担负提供动力的任务。中间部分：动力液由地面→井下机组的中心油管，乏动力液和产出液排至地面的专门通道。（3）分类①按系统井数分单井流程系统、多井集中泵站系统、大型集中泵站系统；②按动力液循环分闭式循环：乏动力液不与产出液混合。开式循环：乏动力液与产出液混合。③按动力液性质分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，优第四章无杆泵采油第二节水力活塞泵采油点是起下泵方便，缺点是泵径受到限制，排量较小。最常用的三种水力活塞泵抽油装置：A、开式循环单管封隔器投入式水力活塞泵采油系统；B、闭式循环平行管柱投入式水力活塞泵采油系统；平行旁通管为乏动力液的流道。C、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。（二）水力活塞泵采油装置(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。第四章无杆泵采油第二节水力活塞泵采油(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。（三）水力活塞泵油井生产系统设计当计算一个水力活塞泵装置时，必须做出以下选择：（1）决定采用开式或闭式装置；（2）决定是将气放空还是用泵打走；（3）选择井下油管安装类型；（4）选择一个与油管匹配并满足油井要求的泵；（5）选择一个中心动力站或井场动力装置；第四章无杆泵采油第二节水力活塞泵采油（6）选择地面泵；（7）设计动力液系统。1、水力活塞泵应用范围与选用原则（1）水力活塞泵的适应性及工艺条件见表所示。表4-2应用范围及工艺条件项目适应性应用范围或工艺条件举升高度强不受限制产液量范围宽140mm(521)套管油井可达320m3/d，178mm(7″)套管油m3/d高气液比有条件适应气体经单独通道返出时不受限制，气体经泵采出时，需保证沉没度井斜或弯曲强不受限制结垢较强动力液携带防垢剂，或使用管防垢器出砂差动力液含砂0.01%高凝油井强动力液流量、温度须保证稠油井较强动力液需用稀原油或水基动力液，并保证其流量、温度腐蚀较强须用动力液携带缓蚀剂分层开采强使用分层开采的泵及管柱（2）水力活塞泵采油的选用原则选用水力活塞泵采油，应遵循下述原则：第四章无杆泵采油第二节水力活塞泵采油1)油藏特点和油井条件，适于采用水力活塞泵采油；2)泵的排量和实际具备的举升高度能满足油井产量的要求；3)在与其它机采方式对比论证时，具有明显的社会、经济效益；4)能够满足所要求的工艺条件，包括：a、动力液质量和用量的保证；b、专用设备、工具的配套；c、计量系统的精度保证；d、井下泵及配套设备的可靠性，应能保证整个系统常年连续正常运转。2、设计所需的资料数据进行水力活塞泵井工艺设计所需的资料数据包括：（1）生产层位；（2）射开井段（m）；（3）有效厚度及层数（m/层）；（4）原始地层压力（MPa）；（5）饱和压力（MPa）；（6）油层中部深度（m）；（7）地面原油相对密度；（8）地下原油相对密度；（9）天然气相对密度；（10）原油压缩系数（1/MPa）；（11）地面原油粘度（mPa﹒s）；第四章无杆泵采油第二节水力活塞泵采油（12）饱和压力时原油体积系数；（13）目前地层压力（MPa）；（14）目前产液量（m3/d）；（15）含水率（%）；（16）动液面深度（m）；（17）气油比（m3/m3）；（18）套管内径（mm）；（19）所期望的产液量（m3/d）；（20）与期望产量对应的流压（MPa）。3、泵的选择与油藏特点的关系水力活塞泵选泵时应考虑如下油藏特点：（1）渗透率与生产压差选泵时，应根据油层不同的k、ΔP选用合适的泵压力比（P/E），通常在只能提供15-16MPa井口工作压力条件下，泵的（P/E）值确定如下：举升高度（m）P/E值600≥2.0600-12001.0-1.311200-30000.4-0.75（2）饱和压力为防止游离气体进泵影响泵数，其泵挂应尽可能保证泵吸入压力高于饱和压力。第四章无杆泵采油第二节水力活塞泵采油（3）气油比当不能保证泵吸入压力高于饱和压力的理想工作条件时，应当考虑游离气体对泵效的影响并采取相应的措施。一般情况下，当气油比大于170m3/m3、泵吸入压力低于5.6MPa或气油比大于85m3/m3，泵吸入压力低于2.8MPa时，泵效大约不超过30%。此时，就应考虑采用具有放气的泵型及井下管柱型式。（4）原油凝固点和粘度对于原油凝固点较高和高粘稠油油藏，在采用热动力液抽油时，应选择理论排量比较适合的水力活塞泵泵型，以保证动力液所携带的热量足以满足油井正常生产的温度要求。（5）高含水区块对于高含水区块采用水力活塞泵采油时，应尽量采用闭式动力液循环系统。如只能采用开式循环方式时，应遵循下述原则：1）区块中相对于含水较低、动液面低、产液量低的油井，选用P/E小，扬程高的泵型；2）区块中相对含水较高，动液面高，产液量较高的油井，选用P/E大，动力液用量少的泵型；3）为减少动力液处理量和费用对于动力液深度小于1000m的高含水井，可考虑采用水力喷射泵，使用地层水作动力液。4、设计方法及步骤第四章无杆泵采油第二节水力活塞泵采油五、教学后记通过本节的学习，绝大多数同学都掌握了水力活塞泵系统的三大组成部分和主要装置及其应用；明确了动力液的循环分类、水力活塞泵的内部主要结构及其工作原理；并能够根据不同的现场情况设计水力活塞泵油井生产系统。六、教学参考书1、张琪，采油工程原理与设计；第四章无杆泵采油第二节水力活塞泵采油七、复习思考题