3-1有杆泵采油

石油工程第三部分有杆泵采油采油工程2主要内容：一、有杆泵抽油装置二、抽油机悬点运动规律与载荷分析三、游梁式抽油机的平衡四、泵效分析与计算五、有杆抽油系统工况分析采油工程3有杆泵采油分类(1)常规有杆泵采油：抽油机悬点的往复运动通过抽油杆传递给井下柱塞泵。采油工程4有杆泵采油分类(2)地面驱动螺杆泵采油：井口驱动头的旋转运动通过抽油杆传递给井下螺杆泵。常规有杆泵采油是目前我国应用最广泛的采油方式，我国机械采油井占总井数的90%以上，其中有杆泵占机采井的90%以上。全国产液量的60％、产油量的75%靠有杆抽油采出。采油工程5第一节有杆泵抽油装置有杆泵抽油用油管把深井泵泵筒下入到井内液面以下，在泵筒下部装有，吸入阀，用抽油杆柱把柱塞下入泵筒，柱塞上装有，排出阀（游动阀）。通过抽油杆柱把抽油机驴头悬点产生的上下往复直线运动传递给抽油泵向上抽油。抽油泵有杆泵抽油装置抽油机抽油杆采油工程6一、抽油机(BeamPumpingUnit)有杆深井泵采油的主要地面设备将电能转化为机械能将旋转运动转化成往复运动。包括：游梁式抽油机无游梁式抽油机组成动力设备减速箱换向机构（游梁-连杆-曲柄机构）辅助装置采油工程7抽油机带动动力设备减速机构经皮带产生高速旋转运动变为曲柄轴的低速旋转运动换向机构抽油杆柱变为驴头的上下摆动经悬绳器上下往复直线运动采油工程8常规型游梁式抽油机异型游梁式抽油机旋转驴头游梁式抽油机调径变矩游梁式抽油机采油工程9链条式抽油机皮带式抽油机采油工程10链传式抽油机天轮式抽油机直线往复式抽油机采油工程11(一)游梁式抽油机1.游梁式抽油机的分类：游梁式抽油机普通式基本型变型前置式变型抽油机为适应长冲程做成前臂长，驴头端重基本型游梁的前臂和后臂接近等长采油工程121.游梁式抽油机的分类常规型抽油机异相型抽油机结构特点：曲柄轴中心基本位于游梁尾轴承的正下方。结构特点：曲柄轴中心与游梁尾轴承存在一定的水平距离；曲柄平衡重臂中心线与曲柄中心线存在偏移角（曲柄平衡相位角）。运动特点：上下冲程运行时间相等运动特点：使得上冲程的曲柄转角明显大于下冲程，从而降低了上冲程的运行速度、加速度和动载荷，达到减小抽油机载荷、延长抽油杆寿命和节能的目的采油工程13前置型抽油机③运动规律不同—后置式上、下冲程的时间基本相等；前置式上冲程较下冲程慢。后置式抽油机结构简图前置式气动平衡抽油机结构简图①游梁和连杆的连接位置不同。不同点：②平衡方式不同—后置式多采用机械平衡；前置式多采用气动平衡。采油工程143、游梁式抽油机型号表示的意义CYJ12-3.3-70(H)B(Y;B;Q)平衡方式F:复合平衡Y:游梁平衡B:曲柄平衡Q:气动平衡减速箱曲柄轴最大允许扭矩(kN.m)悬点最大负荷10KN光杆最大冲程,m游梁式抽油机系列代号CYJ－常规型CYJQ－前置型CYJY－异相型减速箱齿轮形状代号：H点啮合双圆弧齿；渐开线人字型齿省略；采油工程15(二)链条式抽油机1.链条式抽油机结构:主要由六大系统组成动力传动系统换向系统平衡系统悬重系统润滑系统电控系统链条式抽油机结构示意图采油工程16(二)链条式抽油机2.链条式抽油机的特点冲程长、冲数低、适用于深井和稠油开采动载荷小、平衡程度好节电、系统效率高节约钢材采油工程17小结变形游梁式抽油机：如双驴头式、旋转驴头式、大轮驴头式、大轮式、以及斜直井游梁式抽油机。主要目的：增大冲程、节能及改善抽油机的结构特性和受力状态。无游梁抽油机（特别超长冲程抽油机）：如链条式、增距式和宽带式抽油机等，主要特点：多为长冲程和慢冲次，主要目的：扩大有杆泵抽油的适用范围，适应深井和稠油的特殊需要。采油工程18二、抽油泵对抽油泵的要求：结构简单、强度高；工作可靠，使用寿命长材料耐腐蚀和耐磨性强便于起下规格类型能满足不同油田的采油工艺需要（排量、温度、砂、蜡、气）。采油工程19二、抽油泵1.泵的工作原理抽油泵主要由泵筒（外筒＋衬衣套）、柱塞、固定阀和游动阀四部分组成。柱塞上下运动一次称一个冲程，也称一个抽汲周期。一个周期完成进液和排液过程。采油工程20（一）抽油泵的结构1.抽油泵的基本组成：抽油泵主要由泵筒、吸入阀、活塞、排出阀四大部分组成。2.抽油泵的分类：按照抽油泵在井下的固定方式，可分为管式泵和杆式泵。采油工程213.管式泵(TubingPump)结构特点：管式泵是把外筒、衬套和吸入阀在地面组装好并接在油管下部先下入井中，然后把装有排出阀的活塞用抽油杆柱通过油管下入泵中。优点：结构简单，成本低在相同油管直径下允许下入的泵径较杆式泵大，因而排量较大缺点：起下泵作业时，它需起下全部油管修井时间长，费用高适用范围：下入深度较小，产量较高的井采油工程224.杆式泵(insertPump)结构特点杆式泵有内外两个工作筒，外工作筒上端装有锥体座及卡簧，下泵时把外工作筒随油管先下入井中，然后把装有衬套、活塞的内工作筒接在抽油杆的下端下入到外工作筒中并由卡簧固定。将整个泵在地面组装成套后，随抽油杆柱插入油管内的预定位置固定，故又称为“插入式泵”。优点：起下泵作业时，可不起下油管，检泵方便。缺点：结构复杂，制造成本高适用范围：深井，单井产量相对低的井采油工程23按照泵筒结构形式划分组合泵为了便于加工和保证质量，衬管分段加工，然后组装在泵筒内，这类泵称为衬管泵或组合泵。整筒泵（软密封柱塞泵）柱塞为材质较软的非金属材料，泵筒为整体泵筒。密封性和耐磨性好，加工要求低，易制造。整筒泵与组合泵相比具有：泵效高、冲程长、形式多、规格全、重量轻、装卸方便、不会发生“衬套错位卡泵”等优点。采油工程24（二）泵的工作原理1.上冲程：抽油杆柱带着活塞向上运动，活塞上的游动阀受阀球自重和管内压力作用而关闭。泵内由于容积增大而压力降低，固定阀在环形空间液柱压力与泵内压力之差的作用下被打开。井中原油进泵，同时在井口排出液体。泵内吸液，井口排液的过程造成吸液进泵的条件:泵内压力(吸入压力)沉没压力泵的工作原理－上冲程图采油工程25（二）泵的工作原理2.下冲程：抽油杆柱带着活塞向下运动，固定阀关闭，活塞挤压泵中液体使泵内压力升高到高于活塞上方压力时，游动阀被顶开，泵中液体排到活塞上方的油管中去。泵排出液体的过程造成泵排出液体的条件:泵内压力柱塞以上的液柱压力泵的工作原理－下冲程图采油工程26（二）泵的工作原理冲程光杆从上死点到下死点的距离称为光杆冲程长度，简称光杆冲程或悬点冲程。冲次曲柄转一周中，悬点完成一个上冲程和一个下冲程，活塞上下抽汲一次，称为一个冲次。冲速每分钟的冲次数称为冲数或冲速。采油工程27（三）泵的理论排量假设：活塞的冲程等于光杆的冲程；活塞让出的体积完全被原油充满抽油系统无漏失。即：柱塞上下一次吸入和排出的液体体积相等活塞上下一次，向上抽汲的液体体积为:每分钟排量为:每日体积排量为:每日质量排量为:sfVPsnfVPmsnfQPt1440lPmsnfQ1440－泵的质量理论排量，t/d；tQmQ式中:－泵的体积理论排量，m3/d；采油工程28三、抽油杆作用：在抽油装置中抽油杆是中间部分，起连接抽油机与抽油泵，并把抽油机的动力传递给抽油泵的作用。抽油杆的类型：(1)根据化学成份，抽油杆可分为碳钢抽油杆、合金钢抽油杆及玻璃钢抽油杆等类型。(2)根据抽油杆在杆柱中起的作用，抽油杆又可分为光杆、普通抽油杆和加重杆。采油工程291.光杆光杆是抽油杆柱中最上端的一根抽油杆，其表面光滑，通过井口密封盘根，上端通过悬绳器和绳辫子与抽油机驴头相连。驴头在下死点时，光杆伸入盘根盒以下的长度称为方入，盘根盒以上到悬绳器之间光杆的长度称为方余，光杆的方入要大于光杆冲程。采油工程302.抽油杆抽油杆主要有钢制实心抽油杆玻璃纤维抽油杆空心抽油杆连续抽油杆几种类型。钢制抽油杆是常规有杆泵抽油系统常用的类型。常用的抽油杆直径有四种Φ16,Φ19,Φ22,Φ25mm采油工程313.加重杆抽油杆柱在向下运动时，由于原油通过游动阀阻力作用向上顶托活塞，使与泵连接处的几根抽油杆受到压缩力作用发生弯曲，会加速这部分抽油杆的疲劳破坏，为延长抽油杆柱的工作寿命，采用在泵以上几十米的杆柱直径加粗，称为加重杆。杆身直径有Φ35、Φ38、Φ51mm。采油工程324.悬绳器悬绳器是连接光杆与绳辫子的工具，由上下两块扼板组成，光杆穿过下扼板由楔形卡瓦固定在上扼板上，两股钢丝绳穿过上扼板，由楔形卡瓦固定在下扼板上。悬绳器在抽油机工作时，承担整个工作载荷，在测示功图时安装测试传感器。悬绳器结构示意图采油工程33四、井口装置1.组成：套管头油管头抽油三通光杆密封器（盘根盒）正常抽油时，胶皮闸门打开，上部盘根盒里的胶皮盘根抱住光杆，起密封井口和防喷的作用。当更换上部密封盘根时，关闭下部的胶皮闸门，起临时密封井口的作用。抽油井口装置示意图采油工程34四、井口装置2.井口流程对于开采稠油井和位于寒冷地区油田的油井需要在井口掺热水加温输送地面原油，采用双管掺水井口装置与地面流程。双管掺水井口装置及流程