石油钻采设备及工艺-李振林 §9-2 机械采油及设备

1、9-2 9-2 机械采油及设备机械采油及设备一、一、抽油机抽油机 二、二、抽油泵抽油泵三、三、抽油井井口装置抽油井井口装置 返回四、四、水力活塞泵装置水力活塞泵装置五、五、电动潜油离心泵装置电动潜油离心泵装置六、其它无杆抽油设备六、其它无杆抽油设备当自喷油井处于开采晚期，油层压力降低到某种程度，油层流到井底的油气所具有的剩余能量已不足以使油液喷出地面时，或油田开发之初，油层的原始压力很低，油液难以喷出地面时，通常向井底下入专用的设备抽油泵装置，将油井中的油液举升到地面，保持井底和油层之间油液流动的压力差，保证油气源源不断地流向井底。这种采油方式，称作机械采油法或人工举升法。按动力传动方式，抽油

2、泵装置可分为有杆抽油泵装置和无杆抽油泵装置有杆泵（如抽油机抽油泵装置）的动力，由地面通过抽油机、抽油杆传动油井下的泵装置，实现举升油液的运动。无杆泵装置（如水力活塞泵、电动潜油离心泵等），其动力源由液体、电等传到井底，使井下泵实现举升油液运动。此外，利用地面压气机，向井内注入高压气体，使油液升到地面，即所谓气举法采油，也是一种机械采油方法。抽油机抽油泵装置包括三部分：地面部分抽油机，井下部分抽油泵，抽油机与抽油泵连接部分抽油杆，习惯上称作“三抽”设备。 图示为一种游梁式抽油机抽油泵装置，其动力一般由电动机（或柴油机、天然气发动机等）发出，通过减速箱、曲柄连杆机构和游梁等，将高速旋转运动变为抽油

3、机驴头的低速上下往复运动。驴头的往复运动通过悬绳器、光杆和抽油杆带动装有游动阀的活塞，在深井泵筒中作上下往复运动，实现抽油。 底座电机减速箱四连杆结构驴头钢丝绳光杆卡子悬绳器光杆密封盒取样管流出管油管头套管头光杆接箍表层套管油层套管抽油杆油管泵筒接箍抽油杆接箍22游动阀泵筒金属柱塞固定阀拔出器加长短节油管接箍29固定阀30支撑短节孔管短节34气锚35砂锚37大堵头深井泵的工作原理如图所示。它总是下放到井中液面以下的某一深度，故当柱塞上行时，游动阀受油管内液柱的压力自动关闭，随着柱塞上行，油管上部的一部分液体排出地面；与此同时，柱塞下部泵筒空间内压力降低，井内液体在压差作用下，顶开安装于泵筒上的

4、固定阀球进入泵内，抽油泵进入吸入过程，直至柱塞上止点。当柱塞下行时，泵筒内液体受压缩，压力升高，达到与泵筒外环形空间液柱压力相等后，固定阀球靠自重下落，使固定阀关闭；活塞继续下行，泵内压力进一步升高，当超过油管内液柱压力时，泵内液体即顶开游动阀球，进入油管，抽油泵开始排出过程，直至柱塞下死点。 游动阀衬套柱塞固定阀泵吸入过程柱塞上行泵排出过程柱塞下行一、抽油机一、抽油机 抽油机属于地面动力传动装置，其作用是1）通过减速箱、曲柄连杆或其它杆件结构，将动力机的旋转运动变为抽油杆和抽油泵柱塞的往复运动，实现抽油泵的吸油和排油过程；2）悬挂抽油杆，承受荷重。抽油机可分为有游梁式抽油机和无游梁式抽油机（

5、链条抽油机、液压抽油机、气动抽油机、曲柄连杆式无游梁抽油机和柔性杆抽油机等）两大类。 1.游梁式抽油机 以常规型游梁式抽油机为例，其结构如图所示，由动力机、齿轮减速箱、曲柄、平衡块、连杆、游梁、支架和驴头等组成。驴头上装有钢丝绳悬绳器，通过光杆夹和吊环与光杆连在一起。光杆穿过防喷盒与油管内的抽油杆相连接。 刹车装置电机减速箱皮带轮减速箱输入轴中间轴输出轴曲柄连杆轴支架平衡块连杆横梁轴横梁平衡板游梁支架轴驴头悬绳器井口密封盒出油三通底座抽油机工作时，驴头在上、下冲程中所承受的载荷相差很大。上冲程时，驴头悬点静载荷主要是抽油泵柱塞以上的液柱重量与抽油杆重量之和，提起这部分重量电机需要作很大的功；而

6、下冲程时，液柱重量转移到固定阀上，驴头仅承受抽油杆的重量，电机不仅无需作功，反而由于抽油杆靠自重下落，使电机处于发电机状态。刹车装置电机减速箱皮带轮减速箱输入轴中间轴输出轴曲柄连杆轴支架平衡块连杆横梁轴横梁平衡板游梁支架轴驴头悬绳器井口密封盒出油三通底座因此，在上、下冲程中，电机的载荷极不均匀，加上悬点运动速度和加速度的变化，更加剧了这种不均匀性。其结果使抽油机振动加剧，电机、减速箱、抽油泵等效率降低，寿命缩短，抽油杆断裂现象增加，能耗过多。因此，抽油机抽油泵装置中，都必须采取平衡措施，尽可能消除负功，使电动机等在上下冲程中的负载接近相等，以避免上述不良现象的发生。 刹车装置电机减速箱皮带轮减

7、速箱输入轴中间轴输出轴曲柄连杆轴支架平衡块连杆横梁轴横梁平衡板游梁支架轴驴头悬绳器井口密封盒出油三通底座抽油机的平衡采用机械平衡和气动平衡两种方式。机械平衡：根据平衡重装设的位置，可以分为：游梁平衡（平衡重装在游梁尾端）、曲柄平衡（平衡重在装在曲柄上）、复合平衡（游梁平衡和曲柄平衡同时采用）。改变平衡重位置或重量，可以调节平衡的效果。 刹车装置电机减速箱皮带轮减速箱输入轴中间轴输出轴曲柄连杆轴支架平衡块连杆横梁轴横梁平衡板游梁支架轴驴头悬绳器井口密封盒出油三通底座复合平衡的游梁式抽油机如图所示，在其游梁尾部和曲柄上都装有平衡重。当驴头作下冲程运动时，平衡重在抽油杆自重和电机的带动下，由低处抬到

8、高处，将能量以位能形式储存起来；而驴头作上冲程运动时，平衡重由高处下落，释放出能量，帮助电动机提起抽油杆及柱塞上的液体柱。这样，只要平衡重配置合理，既可以消除下冲程时电机作负功的现象，又可以减少上冲程时电机的能量消耗，使上、下冲程电机作功接近相等。 刹车装置电机减速箱皮带轮减速箱输入轴中间轴输出轴曲柄连杆轴支架平衡块连杆横梁轴横梁平衡板游梁支架轴驴头悬绳器井口密封盒出油三通底座气平衡：是利用气体的可压缩性，使得上下冲程时电机作功接近相等。下冲程时，抽油杆自重和电机带动汽缸活塞压缩气体，将能量以压能的形式储存起来；上冲程时，气体膨胀推动活塞，帮助电机提起抽油杆及液体柱。对于一定的汽缸活塞面积只要

9、气体压力合适，同样可以达到平衡电机作功的目的。 经过平衡调整后的抽油机，是否较好地达到了平衡要求，可以通过实际观察和检测确定。平衡较好的抽油机容易启动，无“呜呜”的怪叫声；突然停止运转时，驴头和曲柄可以停留在任何位置；用秒表测得的上下冲程时间相近。相反，如果平衡偏重，驴头总是停留在上死点，曲柄指下方，且上行程速度大于下行程速度；如果平衡重偏轻，则出现相反的情况。现场常用安培表测量电动机三相电流强度。平衡良好的抽油机，驴头上、下行程时，电动机电流强度相近；若上冲程电流大于下冲程电流，表明平衡重偏轻或曲柄平衡半径R偏小；反之，则相反。 2.链条抽油机 链条抽油机结构如图所示，由传动部分（动力机、皮

10、带、带轮、减速器、刹车和联轴器等）、换向部分（主动链轮、被动链轮、往复架和轨迹链条等）、平衡部分（平衡缸、平衡链轮、空气包、油包、平衡链条和压缩机等）、悬吊部分（天车、钢丝绳、悬绳器等）和机架等五部分组成。链条抽油机的主要特点，是采用了轨迹链条的换向机构，轨迹链条上有一个特殊的链节，其上装有主轴销和滑块，主轴销可在滑块的铜套中转动，滑块与往复架相连，并可在其中作水平滑动。 底座电动机减速箱光杆悬绳器钢丝绳天车轮机架轨道被动链轮往返架滑块特殊链节14轨迹链条15主动链轮16皮带轮17平衡柱塞18平衡链条19平衡链轮20油底壳平衡气缸钢丝绳被动（上）链轮往返架特殊链节主动（下）链轮接储能气包工作时

11、，电动机通过三角皮带和减速箱驱动主动（下）链轮旋转，使得垂直布置的环形轨迹链条在主、被动链轮（主、被动链轮齿数相等，垂直布置）之间运转；轨迹链条则通过特殊链节上的主轴销和滑块带动往返架顺着机架上的轨道作往复匀速直线运动；底座电动机减速箱光杆悬绳器钢丝绳天车轮机架轨道被动链轮往返架滑块特殊链节14轨迹链条15主动链轮16皮带轮17平衡柱塞18平衡链条19平衡链轮20油底壳平衡气缸钢丝绳被动（上）链轮往返架特殊链节主动（下）链轮接储能气包若特殊链节自链轮右边向下运动，往返架被拉向下，达极限位置时，特殊链节作复合运动，并绕过链轮，到达链轮的左边，进而带动往返架一起向上运动；达上极限位置后，特殊链节又

12、绕过上链轮到达右边，再带动往返架向下；往返架的上横梁连接着绕过天车轮的钢丝绳，通过悬绳器与光杆带动抽油泵抽油。 底座电动机减速箱光杆悬绳器钢丝绳天车轮机架轨道被动链轮往返架滑块特殊链节14轨迹链条15主动链轮16皮带轮17平衡柱塞18平衡链条19平衡链轮20油底壳平衡气缸钢丝绳被动（上）链轮往返架特殊链节主动（下）链轮接储能气包链条抽油机采用气动平衡法，即在往返架的下横梁上连接着一根平衡链条，链条绕过固定于气缸柱塞杆上的平衡链轮，再固定到机架上。当往返架上行时，抽油杆柱靠自重下落，促使柱塞上行并压缩气包内的气体，使压力增高，储存能量；当往返架下行时，抽油杆柱向上运行，气包内的压缩气体膨胀，推动

13、柱塞下行，帮助提起抽油杆柱。这样，抽油机作往返运动时，电机负载就比较均匀。 底座电动机减速箱光杆悬绳器钢丝绳天车轮机架轨道被动链轮往返架滑块特殊链节14轨迹链条15主动链轮16皮带轮17平衡柱塞18平衡链条19平衡链轮20油底壳平衡气缸钢丝绳被动（上）链轮往返架特殊链节主动（下）链轮接储能气包二、抽油泵二、抽油泵抽油泵实际上相当于单作用柱塞泵的液力端，适用于从深井、超深井、高产井和多油层井中提取原油。 1.基本型抽油泵 基本型抽油泵主要有三类：管式泵（油管泵）、杆式泵（插入泵）、套管泵（大尺寸插入泵）。如图所示，它们都是由工作筒、柱塞、固定（吸入）阀、游动（排出）阀组成。管式泵（油管泵）、杆式

14、泵（插入泵）、套管泵（大尺寸插入泵）之间的基本区别仅在于工作筒的安装方式：油管泵的工作筒连接在油管的底部，作为油管整体的一部分下入井中；插入泵的工作筒则是整个井下泵装置的一部分，作为一个整体，用抽油杆柱下入油管或套管中。 u管式泵 管式泵的泵筒与油管直接连接，并与油管具有大致相同的内径。其主要优点是可以采用较大直径的工作筒和柱塞，可以获得较大的产液量。管式泵的游动阀和柱塞可以安装在一起，通过抽油杆取出。固定阀有固定式和活动式两种，固定式的固定阀安装在油管的底部，检修时，需将油管柱全部从井中提出。活动式的固定阀可以在工作筒下入井中之前装在工作筒上，也可以在下入工作筒之后再从地面投下，并用柱塞推动

15、就位，采用摩擦锥等形式固定；检修时，可以用连接在柱塞底部的阀打捞器拔出，但检修工作筒时也必须提出全部油管柱。所以，管式泵的缺点是检修比较困难。 油管抽 油杆套管柱塞游动阀工作筒固定阀u杆式泵 杆式泵有两个泵筒，一个是外工作筒，另一个是内工作筒。外工作筒带有锁紧卡簧和锥体座等，连接在油管下部，随油管先下入井中。内工作筒与柱塞、游动阀及固定阀连成一体，通过抽油杆直接下放到外工作筒内，坐落在锥体座上，由锁紧弹簧等卡住，与外工作筒连成一体。优点：只要提起抽油杆，就可以提起内工作筒及其内的柱塞和两种阀，便于检修。由于内泵筒是通过油管下入井中的，所以直径必然比管式泵小，其产液量一般也相对较小。 u套管泵

16、用套管代替油管出油时所用的抽油泵，都属于套管泵，它实际上是一种较大型的杆式泵，与一般杆式泵的安装及操作方式基本相同。套管泵用抽油杆下入井中，并在泵筒的底部或顶部装有封隔器，以便在泵筒和套管之间建立液体密封。套管泵排量大，适用于浅井特别是高产井。 2.双作用抽油泵 双作用抽油泵如图所示，其柱塞上、下行程都向地面排液。双作用抽油泵具有上、下两个柱塞，二者由连通管连接，形成“工”字形柱塞总成。连通管在一个密封元件中运动，并形成两个密封腔室。上腔室由密封元件与上柱塞形成，与连通管内腔相通；下腔室由密封元件与下柱塞形成，与泵筒和油管之间的环形空间沟通。两个液腔室的长短，随“工”形柱塞总成的上、下位移而变

17、化。 柱塞上行时，游动阀在液柱重量作用下关闭，而固定阀打开，井液进入泵筒，并经下柱塞和连通管上升，再经连通管上的油口进入上腔室，抽油泵吸油。与此同时，下腔室内的井液被迫经过泵筒上的油口进入泵筒与油管间的环形空间，即抽油泵向油管排液。随着柱塞上提，井液升到地面。下行时，固定阀关闭，下柱塞下部空间及上腔室内的液体被挤入连通管，并推开游动阀进入油管。随着下腔室增大，压力降低，泵筒与油管环形空间又有一部分井液返回泵内。实际上，在上行程时，泵向油管排出的井液相当于下腔室中变化的体积；下行程时，泵向油管内排出的井液只相当于下柱塞下部腔室的变化体积，可以认为上腔室中排入油管中的液体又被下腔室吸入。上、下行程

18、时抽油泵排出的液体总量是在上行程中一次吸入的，下行程时无吸入量，但是由于多了一个上腔室参加吸入，一个冲次中泵的吸入量和排出量都有所增加，使得产液量能达到管式泵的水平。 3.防气抽油泵 有些油井中液体含有大量的溶解气体，对抽油泵效率有明显影响，甚至使抽油泵无法正常工作。因为任一抽油泵中，固定阀与游动阀之间必定存在一段距离，称作“防冲距”，其空间称作“余隙容积”，充满油气混合物。当柱塞下行时，泵筒内压力增高，余隙容积 内气体受压缩，并溶解于油液中，而柱塞上行时，泵筒内压力迅速降低，溶解气膨胀并分离出来，占据一定空间。含气量较少时，气体膨胀后所占空间不大，对泵效影响不大，但是当含气量较大时，膨胀气体

19、可能占据柱塞在泵筒中移动的空间，且压力仍然不低于套管中的沉没压力，使固定阀打不开，抽油泵无法吸入。这时，柱塞只是使气体处于交替的压缩和膨胀状态，抽油泵不工作，产生所谓“气锁”。为了提高泵效和防止气锁，除尽可能减小余隙容积外，还设计出抽含气原油的抽油泵（简称油气抽油泵）。这种泵实质上就是在常规抽油泵上端装上一个所谓的“承载阀”，目的是消除“气锁”。 如图所示，在上冲程过程中，固定阀与承载阀打开，游动阀关闭，抽油泵游动阀以下的泵筒下腔自井内吸入液体，上腔内的油气通过承载阀进入油管。由于上腔内此时充满液体，故上冲程时不产生液面的撞击。下冲程开始时，承载阀关闭，油管中的液柱负载由承载阀承受，防止了油管

20、内液体作用于游动阀，从而使上腔内压力迅速降低，游动阀很快打开，下腔内的油气很快通过游动阀进入上腔，避免了下冲程的液面撞击。当柱塞快达下止点时，柱塞杆的带槽部分正好通过承载阀处，使承载阀的上下两部分连通，上部油管中的液体泄漏下来，下部上腔中的气体被压缩或排入油管中，完全由液体所取代。再次开始上冲程时，由于游动阀上、下处的腔室中气体已经排走，故承载阀和固定阀都很快打开，上腔室向油管中排油，下腔室再次从井内吸液。这样，由于承载阀的作用，保证了抽油泵在原油含气的情况下不发生气锁，并可提高泵效。 三、抽油井井口装置三、抽油井井口装置 与自喷井井口装置类似，抽油井井口装置主要是悬挂油管，密封油、套管环形空

21、间，同时满足测量示功图、动液面，以及取样、看压力等操作的要求，并且装有密封光杆的密封盒。相比之下，抽油井口承受压力较低，装置比较简单。抽油井口装置最基本部分是套管三通、油管三通和密封盒。自喷井口装置亦可改装为抽油井口，方法是将高压油管闸门部分改装为密封盒。抽油井口装置的连接方法及附件数量，与各油田采用的流程及供热保温条件等因素有关。 套管法兰盘三通密封盒光杆驴头取样阀门油压表生产阀门油嘴套蒸汽管线连通阀门回压阀门蒸汽管线试井阀门套管阀门套压表图示为玉门油矿双管流程蒸汽伴随条件下的抽油井口装置，由各种闸门组成，并装有油、套管压力表。该井口装置由自喷井口改装而成，故都装有一个嘴子套加热器，用蒸汽加

22、热井口。油、套管连通闸门的作用是收集天然气及清扫出油管线。光杆密封器和井口密封盒的作用是保证光杆能在其中作上、下往复运动，并起密封和防止原油泄漏的作用。 四、水力活塞泵装置四、水力活塞泵装置水力活塞泵装置是通过高压动力液向井底传递动力并实现抽汲井液的一种无杆抽油设备，由地面部分、井下部分和联系地面井下的中间部分所组成；实际上相当于将液压抽油机的驱动油缸及换向阀移动到井下，直接与抽油泵相连，从而取消了抽油杆的一种抽油设备。井下部分是主要机组，由液动机（亦即井下马达）、活塞泵和控制滑阀三部分组成，统称作水力活塞泵。水力活塞泵下到井中液面以下，起着抽汲原油并向地面输送的作用。地面部分包括地面泵组、井

23、口装置、加热装置、沉析罐、分离器及控制阀等，起着向井下水力活塞泵供给高压动力液及处理动力液的作用。地面和井下的中间联系部分包括各种专用管道及油管，起着将地面动力液输送到井下水力活塞泵以及将抽出的原油和工作过的废动力液排回地面的作用。 水力活塞泵装置的工作流程如图所示。 油管打捞头提升皮碗提升阀密封胶圈套管活塞环液动机活塞拉杆工 作筒滑阀芯滑阀套抽油活塞游动阀固定阀封隔器卸油阀泵座固定阀1.水力活塞泵的结构和工作原理 水力活塞泵主要由提升装置、液动机、换向滑阀机构、抽油泵和泵座等组成。提升装置包括打捞头、提升皮碗、提升阀等零件。反循环起泵时，提升阀关闭，提升皮碗撑开，紧贴在油管内壁，使液体推动泵

24、上升；万一液力起不出泵，还可用打捞车抓住打捞头将泵起出。液动机主要由缸套和活塞组成，高压动力液推动活塞运动，借以使抽油泵抽油。换向滑阀机构是水力活塞泵的心脏，主要包括滑阀、滑阀套拉杆。拉杆上带有长条沟槽，交替通过高压或低压液体，使滑阀向上或向下运动，从而使液动机的活塞上、下运动。油管打捞头提升皮碗提升阀密封胶圈套管活塞环液动机活塞拉杆工 作筒滑阀芯滑阀套抽油活塞游动阀固定阀封隔器卸油阀泵座固定阀抽油泵由抽油缸套、抽油活塞、游动阀和固定阀等组成。液动机活塞通过拉杆与抽油活塞连成一体，形成水力活塞泵的游动部分。液动机活塞的往复运动带动抽油泵作相同运动，从而实现抽油。泵座主要由工作筒和底阀组成，用于

25、支持泵体和构成工作流道。常用的水力活塞泵有单管柱单作用式和单管柱双作用式两种，一般都是按水力差动式原理进行工作的，即利用换向滑阀上、下两端面的面积差，产生动力液推力差，使滑阀实现上、下往复运动的自动换向。 油管打捞头提升皮碗提升阀密封胶圈套管活塞环液动机活塞拉杆工 作筒滑阀芯滑阀套抽油活塞游动阀固定阀封隔器卸油阀泵座固定阀u单作用式水力活塞泵 当水力活塞泵坐入井下管柱中的泵座内并密封完好后，沿油管打入动力液，水力活塞泵就可以进行工作。其工作原理是：下冲程时，动力液经打捞头、上密封接头和泵座内工作筒与液动机缸套之间的环形流道，进入液动机活塞下端的缸套内，使活塞下端面始终处于高压动力的作用下。进入

26、液动机活塞下端的动力液，经上滑阀套支撑的孔眼，进入内、外工作筒之间的环形空间，又上返经上密封接头流进液动机活塞的上端面油管打捞头提升皮碗提升阀密封胶圈套管活塞环液动机活塞拉杆工 作筒滑阀芯滑阀套抽油活塞游动阀固定阀封隔器卸油阀泵座固定阀这时，液动机活塞的上、下端都处于高压动力液的作用下；由于活塞上、下端面承压面积不同，上端面大于下端面，故作用在液动机活塞上端面的推力大于下端面推力，活塞在推力差作用下向下运动。此时，换向阀处于下部位置，滑阀体的上端面处于高压动力液的作用下。油管打捞头提升皮碗提升阀密封胶圈套管活塞环液动机活塞拉杆工 作筒滑阀芯滑阀套抽油活塞游动阀固定阀封隔器卸油阀泵座固定阀当液动

27、机活塞行至下止点时，拉杆上的上换向槽使滑阀体与滑阀套所形成的滑阀室同液动机活塞下端的缸套空腔相通，液动机活塞开始上冲程动作。因为这时高压动力液进入滑阀室内，使滑阀芯上、下两端都受高压动力液的作用。由于滑阀芯下端承压面积大于上端承压面积，作用于滑阀芯下端面的总推力大于上端面的总推力，故滑阀体被推到上部位置。滑阀芯上移的结果，使流向液动机活塞上端的动力液停止，而液动机缸上部空腔内的乏动力液通过滑阀与低压的混合液相通。油管打捞头提升皮碗提升阀密封胶圈套管活塞环液动机活塞拉杆工 作筒滑阀芯滑阀套抽油活塞游动阀固定阀封隔器卸油阀泵座固定阀这样，就造成液动机活塞上端只承受油、套管环形空间上返液柱的低压力，

28、而液动机活塞下端始终承受着高压动力液的作用，在上、下端压力差的作用下，液动机活塞就开始上行程。这时，液动机上部空腔内的乏动力液与地层液混合，从排油孔进入油、套管环形空间，返回地面。 油管打捞头提升皮碗提升阀密封胶圈套管活塞环液动机活塞拉杆工 作筒滑阀芯滑阀套抽油活塞游动阀固定阀封隔器卸油阀泵座固定阀当液动机活塞行至上止点时，拉杆上的下换向槽将滑阀室与低压的混合液沟通，使滑阀芯下端处于低压，滑阀芯在上端高压动力液的作用下，重新落到下部位置。这时，高压动力液再次流进内工作筒与外工作筒之间的环形空间，进入液动机活塞的上端，液动机活塞又作向下运动。油管打捞头提升皮碗提升阀密封胶圈套管活塞环液动机活塞拉

29、杆工 作筒滑阀芯滑阀套抽油活塞游动阀固定阀封隔器卸油阀泵座固定阀就这样，液动机活塞在高压动力液连续供给的情况下，周而复始地作上下往复运动；由于液动机活塞与抽油泵活塞通过拉杆连接在一起，抽油泵活塞也随之作上、下往复运动，从而将井底液不断地吸入抽油泵，并经油、套管环形空间，与乏动力液一起被输送到地面。 2.水力活塞泵井下机组的安装型式 水力活塞泵井下机组在油井中的安装有两种基本类型：固定安装和自由安装，如图所示 。固定安装，是将井下机组安装在一条管柱的底端，随管柱起下。分为两种情况：插入固定式和套管固定式。动力油管套管油管水力活塞泵井下机组泵座套管封隔器3油管7大直径管8上部密封9小直径管固定阀座

30、插入固定式：水力活塞泵井下机组随动力油管从外油管中下入井内，下端插入泵座。l动力液从直径较小的动力油管注入井内，驱动井下机组。l原油和乏动力液从动力油管和外油管间的环形空间返回地面。l所有自由气全部从油管和套管间的环形空间导出。动力油管套管油管水力活塞泵井下机组泵座套管封隔器3油管7大直径管8上部密封9小直径管固定阀座套管固定式：水力活塞泵井下机组随油管下入井内，并固定在一个套管封隔器上。l动力液从油管送入井内，l原油和乏动力液从油管和套管的环形空间返回地面。l所有自由气必须经水力活塞泵井下机组导出。插入固定式比套管固定式多了一层动力油管。 动力油管套管油管水力活塞泵井下机组泵座套管封隔器3油

31、管7大直径管8上部密封9小直径管固定阀座自由安装 ：在自由安装中，水力活塞泵井下机组可用循环动力液在管柱中起下，分为两种情况，一种是平行管自由式，另一种是套管自由式。l平行管自由式：这种型式包括两个平行管柱。水力活塞泵井下机组从大直径管柱中循环至井底，并在一个固定阀座上形成密封，上部的密封也进入油管内壁的一个专用环箍处。动力液从大直径管柱中进入井下机组的液动机，而原油和乏动力液从小直径管柱中排到地面。自由气从套管中排出。l套管自由式：只需一条管柱下到套管封隔器上。井下机组从管柱中循环至井底并在一个固定阀座上形成密封，上部密封也进入油管内壁的一个专用环箍处。动力液从管柱中送入井下机组的液动机，而

32、原油和乏动力液则从套管中排至地面。自由气则由井下机组导出。 我国油田大多采用套管自由式的安装型式，即水力活塞泵加封隔器的安装型式，其起、下泵的流程如图所示。 动力液管线捕捉器出油管线四通阀井下机组套管油管底阀封隔器3.水力活塞泵装置的动力液系统 水力活塞泵装置的动力液系统基本上有两类：开式动力液系统和闭式动力液系统。u开式动力液系统 开式动力液系统的特点是乏动力液与地层液混合，并一同采出地面；地面储罐组必须把砂子和水分离出去，然后取其一部分重作动力液使用。这种系统只需两个井下管道：高压动力液的导管、乏动力液与地层液一起输送到地面的导管。可以采用两根油管柱，也可以采用一根油管柱，并利用油、套管环

33、形空间作为液流通道。开式系统中一般用经过沉降处理的原油作动力液，这样，很少需要加化学添加剂来提高其润滑性能。如果用水作动力液，就必须加入化学添加剂（润滑、防腐和除氧），当与采出液混合后，一般就损耗掉了，需要连续加入，致使生产费用增加。 u闭式动力液系统 闭式动力液系统的特点是地面和井下动力液在密闭的回路中循环，不与采出的地层液相混合。该系统中，需向井中另外下一根动力油管柱，将工作过程中的乏动力液由此管返回地面，从而使动力液可以反复使用，而且可以保持清洁，只要补充少量润滑所消耗的动力液。闭式动力液系统大多采用水作动力液，因为与高压油相比，水的危险性较小，可能影响生态平衡的问题也较少。但是，用水作

34、动力液，必须添加润滑、防腐和除氧等化学药剂，因而成本增加；此外，闭式动力液系统设备也比较昂贵，所以未能被广泛采用。 电潜泵系统包括电动机、保护器、吸入口（或气体分离器）、多级沉没离心泵、电缆、控制屏和变压器等；附属件有将电缆固定到油管上的电缆卡子、油管挂（井口装置）、检测井底压力和温度的仪表、单流阀、卸油阀及电缆滚筒等。通常情况下，统称泵、电机和保护器等井下机组为“电泵”。电泵接在油管上，用油管柱下入井中，沉没在井液下面抽油。它可适用于垂直井，弯曲井和定向井。电潜泵的井下机组下入到射孔之上的某一位置，进入井筒的地层液经过电机向上流动，将电机产生的热量带走，使电机冷却。五、电动潜油离心泵装置五、

35、电动潜油离心泵装置带水力保护器的潜油电机潜油泵电缆油管柱固定电缆金属卡子井口设备控制台变压器带水力保护器的潜油电机潜油泵电缆油管柱固定电缆金属卡子井口设备控制台变压器井下机组中，保护器起着电机平衡室的作用，即电机工作时，电动机油受热膨胀，一部分电机油进入保护器；当电机停转时，电机油冷却收缩，由保护器向电机内充油。保护器使得井液和电机油的压力相连通，并且密封电机壳体的动力端，使井液不能进入电机。油气分离型吸入口或油气分离器，是用于分离井液中的游离气体，并使游离气进入油、套管环形空间。带水力保护器的潜油电机潜油泵电缆油管柱固定电缆金属卡子井口设备控制台变压器离心泵是为了提高油井液的压头，并将其举升到地面。泵上部的单流阀，是用于防止停泵时油管内液体回流而引起泵的反转。卸油阀是在提出井下机组时，可以将油管柱内的井液放掉。井口则起到