机械采油技术及应用方法培训

机械采油技术及应用方法培训勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01机械采油概述02有杆泵采油技术03无杆泵采油技术04气举采油技术CONTENTS目录05机械采油设备选型06机械采油工艺配套技术07机械采油效率优化08现场应用案例分析01机械采油概述机械采油的定义机械采油的定义与作用机械采油是指当油层能量不足以维持自喷时，依靠人工从地面向井内补充能量，通过机械装置将原油举升到地面的采油方法，英文名artificiallift，是油气开采领域的重要技术。机械采油的核心目的核心目的是通过地面设备向井内补充能量，解决非自喷井的原油举升问题，实现对常规油井、高粘原油井、深井、斜井等不同类型油井的有效开采，保障原油稳定产出。机械采油的主要分类主要分为气举采油法和深井泵采油法两大类，其中深井泵采油法又分为有杆泵（如游梁式抽油机）和无杆泵（如电动潜油离心泵、螺杆泵）两类，覆盖全球80%-90%的人工举升采油量。

机械采油技术分类按举升原理分类机械采油主要分为气举采油法和深井泵采油法，前者通过注入高压气体降低井筒液体密度举升原油，后者依靠机械能量驱动泵体实现原油举升[1]。

按是否有杆分类分为有杆泵和无杆泵两类。有杆泵以游梁式抽油机为主体，占全球人工举升采油量的80%-90%；无杆泵包括水力活塞泵、电动潜油离心泵等[5-6]。

有杆泵采油技术由抽油机、抽油杆和抽油泵组成，适用于常规油井及高粘原油开采。其核心设备游梁式抽油机结构合理、管理方便，是目前应用最广泛的机械采油装置[1]。

无杆泵采油技术不借助抽油杆传递动力，包括潜油电泵、水力活塞泵、螺杆泵等。新型技术如电潜螺杆泵下深超过3000米，系统效率比抽油机平均提高10.6个百分点[7]。

气举采油技术通过地面注入高压气体举升原油，核心设备包括压缩机、气举阀和封隔器，分为连续气举与间歇气举，适用于斜井、高硫井及海上油井[3-4]。机械采油发展现状与趋势当前技术应用现状机械采油主要分为气举采油法和深井泵采油法，深井泵采油法又分为有杆泵和无杆泵两类。有杆泵以游梁式抽油机为主体，占全球人工举升采油量的80%-90%；无杆泵包括水力活塞泵、电动潜油离心泵等，新型电潜螺杆泵下深超过3000米，系统效率比抽油机平均提高10.6个百分点。面临的挑战与问题低渗透油田开采难度大，超稠油在恶劣环境下开采困难；气举采油需配套压缩机站及高压管线，投资成本高、气体利用率低；部分抽油机设备体积大，在复杂地理条件地区使用受限，且部分油井泵效偏低，低于40%会影响油田效益。技术发展趋势智能化方面，云边协同智能间抽技术可实现年节电1.9亿度；材料创新上，碳纤维连续抽油杆技术实现单井日均增油1.1吨；设备向自动化、高效化、环保化发展，如变频调速器控制抽油机运行适应油井动态变化，同时注重降低能耗和对环境的影响。02有杆泵采油技术抽油机：地面动力核心设备有杆泵采油系统组成

有杆泵采油的主要地面设备，按结构分为游梁式和无游梁式。游梁式抽油机通过游梁和曲柄连杆机构将圆周运动转变为驴头的上下摆动，是矿场使用最普遍的类型，包括常规型和前置型等；无游梁式抽油机多为长冲程低冲次，适合深井和稠油井采油，如链条式、增距式和宽带式等。抽油泵：井下流体举升核心

有杆泵抽油系统的主要井下设备，由工作筒（外筒和衬套）、活塞及阀（游动阀和固定阀）组成。按结构分为管式泵和杆式泵，管式泵适用于下泵深度不大、产量较高的井；杆式泵适用于下泵深度较大、产量较低的井。按用途可分为常规泵和特种泵，特种泵包括防沙泵、防气泵、抽稠油泵等，以适应复杂井液性质。抽油杆与光杆：动力传递关键部件

光杆用于连接驴头钢丝绳与井下抽油杆，并配合井口密封盒密封井口。抽油杆主要有普通抽油杆、玻璃纤维抽油杆和空心抽油杆。普通抽油杆结构简单、成本低；玻璃纤维抽油杆耐腐蚀、重量轻，可降低悬点载荷；空心抽油杆可用于热油循环、热电缆加热等特殊工艺，适用于高含蜡、高凝固点稠油井。

抽油机类型及特点游梁式抽油机通过游梁和曲柄连杆机构将圆周运动转变为驴头的上下摆动，分为常规型和前置型。常规型支架在驴头和曲柄连杆之间，上下冲程时间相等，是矿场最常用类型；前置型减速箱在支架前面，缩短游梁长度，尺寸减小且上下冲程时间不等。

无游梁式抽油机特点为长冲程低冲次，适合深井和稠油井采油。主要类型包括链条式、增距式和宽带式抽油机，能减轻设备重量，扩大使用范围，改善技术经济指标。

特殊类型抽油机为提高冲程、节约能源及改善结构特性和受力状态，出现异相型、旋转驴头式、大轮式以及六杆式双游梁等变形抽油机，适应不同油井开采需求。

抽油泵结构与工作原理基本组成部件抽油泵主要由工作筒（外筒和衬套）、活塞及阀（游动阀和固定阀）组成，是有杆泵抽油系统的核心井下设备。

主要结构类型按结构分为管式泵和杆式泵：管式泵适用于下泵深度不大、产量较高的井；杆式泵适用于下泵深度较大、产量较低的井。

工作原理概述通过抽油杆带动活塞做上下往复运动，上冲程时固定阀开启、游动阀关闭，将原油吸入泵内；下冲程时游动阀开启、固定阀关闭，将原油举升至上一级空间，实现原油抽汲。

特种泵的应用针对复杂井况发展了防沙泵、防气泵、抽稠油泵等特种泵，可有效解决含砂、高油气比、高粘度原油开采中的卡泵、气锁等问题。

抽油杆与光杆技术参数01光杆技术参数光杆主要用于连接驴头钢丝绳与井下抽油杆，并同井口密封盒配合密封井口，是有杆泵采油系统地面与井下连接的关键部件。

02普通抽油杆技术参数特点普通抽油杆机构简单、制造容易、成本低、直径小，有利于在油管中上下运动，主要用于常规有杆泵抽油方式。

03玻璃纤维抽油杆技术参数特点玻璃纤维抽油杆具有耐腐蚀、重量轻、弹性模量小的特点，有利于延长寿命、降低抽油机悬点载荷、节约能量，可实现超冲程以提高泵效。

04空心抽油杆技术参数特点空心抽油杆由空心圆管制成，成本较高，可用于热油循环和热电缆加热等特殊抽油工艺，也能通过空心通道向井内添加化学药剂，适用于高含蜡、高凝固点的稠油井。

有杆泵采油优缺点分析主要优势设计方法及设备结构简单，管理方便，操作和搬迁容易，对一般油井都比较适用，可用于小井眼油井和分层开采的油井，能把油井开采至非常低的压力。

主要优势通常采取自然排气，有利于天然气从井内排出，比较容易消除气体影响；具有较大的灵活性，当油井产能变化时，能通过调节泵径和其它工作参数适应产能。

主要优势能方便地进行各种地面和井下测试，及时准确分析设备工作状况；适用于开采高粘原油，也较易处理井下结蜡、结垢和腐蚀等问题。

主要缺点在井身弯曲油井中易产生严重磨损，使抽油杆和油管损坏频率升高，影响生产并增加采油成本；井液含砂和固体颗粒较多时极易卡泵，油气比过高时易气锁失效。

主要缺点下泵深度受抽油杆强度限制，随深度增加泵效快速下降，事故频率升高，达到一定深度后泵会完全失效；设备体积较大，在市区使用引人注目，海上使用显笨重，电源需架设到井口，不宜在沼泽、水网等复杂地区使用。

主要缺点极易受结蜡影响，且不能采用涂料油管来防蜡和防腐。03无杆泵采油技术

潜油电泵采油系统系统组成及核心部件潜油电泵系统由地面、中间和井下三部分组成。地面部分包括变压器、控制屏和井口装置；中间部分为油管和电缆；井下部分是核心，包含多级离心泵、油气分离器、潜油电机和保护器七大部件。

工作原理地面电源经变压器和控制屏通过电缆给井下电机供电，电机驱动离心泵旋转，井液经分离器进入泵内，由叶轮逐级增压后沿油管举升至地面，实现原油开采。

技术特点与优势该技术具有排量大、自动化程度高的显著优点，是重要的机械采油方法之一，适用于多种油井条件，能有效提高采油效率。

水力活塞泵采油原理核心驱动机制水力活塞泵是液压传动的无杆抽油设备，通过地面动力泵将加压后的动力液经中心油管输送至井下，驱动液动机带动抽油泵柱塞做往复运动，实现原油举升。

工作液循环流程地面动力液经处理加压后沿中心油管注入井下，驱动液动机工作后，乏动力液与抽取的原油混合，通过油管环形空间返回地面，经油气分离器分离后，部分原油可滤清复用为动力液。

井下机组组成主要由液动机、抽油泵和滑阀控制机构三大部件组成，液动机将液压能转化为机械能，滑阀控制机构实现往复运动换向，抽油泵完成原油吸入与排出。螺杆泵采油技术特点排液能力强螺杆泵采油可以实现大流量、高扬程的液体输送，强大的排液能力能够更有效地提高采油效率。适应范围广适用于不同类型的油井，包括高硫、高粘度、高气藏等复杂情况下的油井，具有较强的适应能力，尤其在采用聚合物驱油的油田中已成为常用的人工举升方法。节约能源螺杆泵采油的功率消耗相对较低，新型电潜螺杆泵系统效率比抽油机平均提高10.6个百分点，可有效节约能源。高效稳定具有稳定的工作特性，能够持续高效地进行油井采油作业，且设计简单，没有阀的磨损，不易因砂子、盐、蜡或其它影响因素而阻塞。01无杆泵采油应用条件潜油电泵采油应用条件适用于排量大、中高产量的油井，对自动化程度要求较高的场景，其井下部分包括多级离心泵、油气分离器、潜油电机和保护器等核心部件。02水力活塞泵采油应用条件需配套地面动力泵和中心动力油管，适用于深井、高粘度原油及含砂井，通过动力液驱动井下液动机带动抽油泵工作。03螺杆泵采油应用条件适用于低渗透油层、高粘度原油、含砂井及采用聚合物驱油的油田，具有排液能力强、适应范围广的特点，下深可超过3000米。04气举采油技术气举采油基本原理气举采油定义气举采油是一种人为地把气体(天然气或空气)压入井内，通过降低井筒液体密度，使井下液流举升到地面的人工举升采油方法[1][6]。核心工作原理通过地面注入高压气体，与井筒内原油混合形成气液混合物，降低井筒液柱密度，利用气体膨胀能量举升原油至地面[3][6]。连续气举工艺将高压气体连续注入井内，与地层流体一同连续从井口喷出，适用于采油指数高和井底压力较高的井[1][6]。间歇气举工艺周期性注入高压气体，将地层流体段塞式举升，需配套时间-周期控制器，适用于低产井或井底压力低的井[1][6]。连续气举与间歇气举工艺连续气举工艺原理连续气举是将高压气体连续地注入井内，使其和地层流入井底的流体一同连续从井口喷出的气举方式，其机理类似于自喷井。连续气举适用条件连续气举适用于采油指数高和因井深造成井底压力较高的中高产量井。间歇气举工艺原理间歇气举是将高压气间歇地注入井中，将地层流入井底的流体周期性地举升到地面的气举方式，注气时间和注气量一般由时钟驱动机构或电子驱动进行控制。间歇气举适用条件间歇气举既可用于低产井，也可用于采油指数高、井底压力低，或者采油指数与井底压力都低的井，当连续气举井油层供液能力下降、井底液量聚集太慢时，常会转为间歇气举。气举核心设备组成地面核心设备：压缩机压缩机是气举采油的动力源，负责将气体压缩至高压状态并注入井内，为举升原油提供能量，是气举系统地面设备的核心组成部分。井下关键设备：气举阀气举阀是气举采油的井下关键设备，用于控制高压气体的注入量和注入位置，通过调节阀门状态实现对举升过程的有效控制，确保原油顺利举升。井下密封设备：封隔器封隔器用于分隔井内不同地层或井筒空间，防止高压气体泄漏，保证气举过程中能量有效利用，是气举采油系统中保障密封性的重要设备。

气举采油优缺点及局限性01气举采油的主要优点灵活性高，井口、井下设备简单，管理调节方便，产量可在50-1000桶/日范围内灵活调整；适应性强，适用于海上采油、深井、斜井、含沙、高硫及腐蚀性油井；故障率低，在所有人工举升中事故率最低，仅为21%。

02气举采油的主要局限性需配套压缩机站及高压管线，地面设备系统复杂，投资成本较高；气体能量利用率低，需大量天然气，若无充足气源则使用成本显著增加；连续气举在高压下工作安全性较差，含水气体易在地面管线和套管中形成水合物。

03气源与应用场景限制必须有充足气源，使用氮气或废气成本高且处理困难；中心集中供气系统不宜在大井距井网中使用；套管损坏的高产井不适宜采用气举。05机械采油设备选型油井条件对选型的影响

井深与下泵深度限制有杆泵下泵深度受抽油杆强度限制，随深度增加泵效下降、事故率升高；无杆泵如电潜螺杆泵下深可超过3000米，系统效率比抽油机平均提高10.6个百分点。井身结构与井眼轨迹斜井、水平井宜选用气举采油法或无杆泵，气举采油适用于斜井、高硫井及海上油井；有杆泵在井身弯曲油井中易导致抽油杆和油管严重磨损，增加采油成本。原油物性参数影响高粘原油开采可选用有杆泵，其适用于常规油井及高粘原油开采；对于高含砂、高油气比油井，有杆泵易出现卡泵、气锁问题，需考虑气举或其他无杆泵技术。油井产能与供液能力连续气举适用于采油指数高和井底压力较高的井，间歇气举适用于低产井或井底压力低的井；抽油泵排量选择需与油井产能匹配，泵效低于40%会严重影响油田效益。

采油方法对比与选择

有杆泵采油的适应性分析有杆泵采油以游梁式抽油机为主体，占全球人工举升采油量的80%-90%，适用于常规油井及高粘原油开采。其结构简单、管理方便，但下泵深度受抽油杆强度限制，在井身弯曲油井中易磨损，含砂井易卡泵。

无杆泵采油的技术特性无杆泵包括电动潜油离心泵、水力活塞泵、电潜螺杆泵等，电潜螺杆泵下深超过3000米，系统效率比抽油机平均提高10.6个百分点。适用于深井、斜井及高含砂井，但设备成本较高，维护难度较大。

气举采油的应用条件气举采油通过注入高压气体降低井筒液体密度举升原油，分为连续气举与间歇气举，适用于斜井、高硫井及海上油井。需配套压缩机站及高压管线，投资成本较高，气体利用率低，但故障率在人工举升中最低，仅为21%。

采油方法选择原则选择需综合考虑油井深度、原油物性、产能规模及经济成本。常规油井优先选用有杆泵；深井、高粘油井宜采用无杆泵；海上、斜井及高气油比井可选用气举采油。新型技术如碳纤维连续抽油杆可实现单井日均增油1.1吨，云边协同智能间抽技术年节电1.9亿度。设备性能参数匹配原则

基于油井产能的参数匹配根据油井实际产能动态调整泵径、冲程等参数，确保泵排量与油藏供液能力相适应，避免因排量选择不合理导致泵效低于40%的低效运行状态。

井况适应性匹配原则针对斜井、高粘油井等复杂井况，选择长冲程低冲次的无游梁式抽油机；含砂井优先配备防砂泵，高含蜡井可选用空心抽油杆配合热洗清蜡工艺。

下泵深度与设备强度匹配依据抽油杆强度确定合理下泵深度，常规抽油杆适用于中浅井，深井开采可选用玻璃纤维抽油杆，其重量轻、耐腐蚀特性有助于降低悬点载荷。

能耗与效率优化匹配采用变频调速器控制抽油机运行参数，结合云边协同智能间抽技术，实现系统效率提升，如电潜螺杆泵系统效率较传统抽油机平均提高10.6个百分点。06机械采油工艺配套技术

清防蜡与解堵技术热洗清蜡工艺技术通过热洗介质（如热水、热油）对井筒进行循环冲洗，利用热能融化并清除蜡堵，恢复油流通道。该技术操作简便，适用于常规结蜡井的周期性清蜡维护。

加药清防蜡工艺技术向井筒或油层注入化学防蜡剂、清蜡剂，通过抑制蜡晶析出、分散已形成蜡沉积物，达到预防和清除蜡堵的目的。适用于结蜡趋势较稳定的油井，可实现长效防蜡。

电加热解堵工艺技术利用井下电加热装置（如电热杆、伴热电缆）产生热量，提高井筒流体温度，降低原油黏度，溶解蜡堵及其他有机沉积物，适用于高凝油、高含蜡井的解堵作业。

防砂式抽油泵的防砂卡作用防砂式抽油泵通过特殊结构设计，可有效防止砂粒进入泵内造成砂堵、砂卡问题，其拆装维修方便，适用于含砂量较高的油田采油作业，保障抽油泵的连续稳定运行。防砂与防腐工艺措施

防砂工艺技术防砂式抽油泵可有效解决光杆下行困难，防止泵油过程中出现砂堵和砂卡现象，其拆装维修方便，适用于含砂油井开采。

防腐工艺技术针对含硫、高腐蚀油井，需采用防腐蚀抽油泵及配套防腐措施，同时可通过注入化学药剂等方式，减少腐蚀对设备的影响，保障采油作业稳定。

清防蜡解堵工艺包括热洗清蜡、加药清防蜡和电加热解堵等技术，可有效处理油井结蜡、堵塞问题，提升抽油泵工作效率，确保原油正常举升。

智能间抽与节能技术云边协同智能间抽技术通过云边协同智能间抽技术可实现年节电1.9亿度，有效降低抽油机能耗，提升采油作业的智能化水平和能源利用效率。

碳纤维连续抽油杆技术碳纤维连续抽油杆技术实现单井日均增油1.1吨，具有耐腐蚀、重量轻、弹性模量小等特点，能降低抽油机悬点载荷并实现超冲程，提升系统效率。

变频调速器应用在抽油机运行中使用变频调速器，可根据油井动态条件变化控制抽油机运行，优化工作参数，进一步降低能耗，提高采油效率。

管柱与杆柱防脱技术管柱防脱技术管柱防脱技术主要通过支撑卡瓦（如油管锚、自封式油管锚）、张力油管锚、防扭锚及反扣油管等装置实现，确保管柱在井下复杂工况下的稳定性，防止因压力波动或振动导致的脱扣问题。

杆柱防脱技术杆柱防脱技术常用抽油杆防脱器，其原理是利用直键在油管内直面正转、斜面反转的特性，防止抽油杆在运行中发生反转脱扣。胜利油田的防脱器是目前常用的设备之一，有效提高了杆柱连接的可靠性。

井下回流控制阀的应用在螺杆泵吸入口处安装单向阀作为井下回流控制阀，可实现液体单向举升流动。停机时，油管内液体无法回流，避免抽油杆因液体回流产生反转，从而达到防止脱扣的目的，保障螺杆泵采油系统的安全运行。07机械采油效率优化

影响采油效率的因素分析油藏地质条件低渗透油田、超稠油及恶劣开采环境（如沙漠）会显著增加开采难度，影响原油流动性和采油效率。

设备运行参数抽油泵排量选择不合理、沉没度设置不当等会导致泵效偏低，我国部分油田泵效低于40%，影响开采效益。

原油物性特征原油黏度高、含砂量多、油气比过高等问题，易引发卡泵、气锁等故障，降低采油设备运行稳定性。

工艺技术应用开采技术不成熟或与油藏条件不匹配，如未采用适合的清防蜡、防砂工艺，会制约采油效率提升。优化抽油泵工作参数泵效提升技术措施合理选择泵径、冲程及冲次，避免泵排量与油井供液能力不匹配。调查显示，泵效低于40%的油井中，排量选择不合理是主要原因之一。改善油藏供液条件通过压裂、酸化等措施增强油层渗透能力，或采用注水、注气等方式补充地层能量，解决供液不足问题，确保抽油泵充满度。应用高效抽油泵技术推广使用防砂泵、防气泵、抽稠油泵等特种泵型，如防砂式抽油泵可有效解决砂堵、砂卡问题，提高泵效和作业安全性。优化沉没度设计根据油井实际情况合理调整沉没度，避免因沉没度过低导致气体影响泵效，或过高增加能耗，确保抽油泵高效运行。清防蜡与解堵工艺采用热洗清蜡、加药清防蜡、电加热解堵等技术，减少井筒结蜡和堵塞，保障油流通道畅通，提升抽油泵工作效率。能耗控制与成本优化

智能控制技术应用云边协同智能间抽技术可实现年节电1.9亿度，通过动态调整抽油机运行参数，显著降低无效能耗。节能设备与材料革新碳纤维连续抽油杆技术实现单井日均增油1.1吨，同时减轻抽油杆重量，降低抽油机悬点载荷和能量消耗。开采工艺优化策略通过优化抽油泵排量、沉没度等工作参数，避免泵效低于40%的低效运行状态，提升单井采油效率，降低单位采油成本。设备选型与管理优化选用电潜螺杆泵等新型无杆泵设备，系统效率比传统抽油机平均提高10.6个百分点，减少设备维护费用和能耗支出。