井下设施的工作原理

1、井下设施的工作原理,井筒部分,地面部分,计量部分,一、各类泵的简介,泵的分类:,电泵,水力活塞泵,杆式泵,射流泵,管式泵,螺杆泵,管式泵：外筒和衬套在地面组装好接在油管下部先下入井内，然后投入固定阀，最后再把柱塞接在抽油杆柱下端下入泵内。,管式泵特点：结构简单、成本低，排量大。但检泵时必须起出油管，修井工作量大，故适用于下泵深度不很大，产量较高的油井。,管式泵的工作原理,管式泵部件,管式泵,管式泵的泵筒直接固定于油管的下端，而装有游动阀的柱塞则随抽油杆一起下入井内。因此当管式泵因定阀坏时，需要将油管取出。但同时，由于泵筒接在油管上，因此排量大，且现有大于56的泵。,可拔式,不可拔式,杆式泵又称

2、插入式泵，因其泵的部件（除泵筒外）均由抽油杆插入装在油管底部的泵筒内。其柱塞直径受油管大小的限制，因此排量小，但作业程序简便。即泵有问题时，不需要起出油管。,杆式泵,定筒式,动筒式,杆式泵：整个泵在地面组装好后接在抽油杆柱的下端整体通过油管下入井内，由预先装在油管预定深度(下泵深度)上的卡簧固定在油管上，检泵时不需要起油管。,杆式泵特点：结构复杂，制造成本高，排量小，修井工作量小。杆式泵适用于下泵深度大、产量较小的油井。,防砂杆式抽油泵,防气杆式抽油泵,计算公式,式中:Q理抽油泵理论排量，单位 立方米/日（m3/d）； S抽油机井冲程，单位 米（m）； n抽油机井冲速，单位 次/分钟（次/mi

3、n）； D抽油泵泵径，单位 毫米（mm）。 1440（D24）为抽油泵的排量系数K，各种直径深井泵的排量 表5-9 深井泵的排量系数,工作原理： 上行程：固定阀a打开、游动阀b关闭。工作腔A进油；同时，环空阀c关闭、环空阀d 打开，工作腔B中的原油进入油管拄内，完成进油和排油。 下行程：固定阀a关闭、游动阀b打开。工作腔A中的原油经管柱内孔进入油管柱。同时B腔体积增大，环空阀d关闭、同时环空阀c打开，油套环空中的原油进入B腔，完成排油和进油,大排量双作用抽油泵,使用双作用泵注意事项： 1、由于使用脱接器（对接器），应保证柱塞的自由冲程大于抽油机冲程防冲距。 2、由于下冲程油井排液（常规抽油泵只

4、是将柱塞下部泵筒内液体置换到柱塞上部），下冲程阻力较大，应配合适当数量的加重杆。 3、采用长冲程、慢冲次工作制度。,双作用泵规格参数：,脱接器,脱接器,对接过程,脱接过程,生产过程,沿着螺杆泵的全长，在转子外表面与定子橡胶衬套内表面间形成多个密封腔室；随着转子的转动，在吸入端转子与定子橡胶衬套内表面间会不断形成密封腔室，并向排出端推移，最后在排出端消失，油液在吸入端压差的作用下被吸入，并由吸入端推挤到排出端，压力不断升高，流量非常均匀 。,螺杆泵工作原理,螺杆泵工作的过程本质上也就是密封腔室不断形成、推移和消失的过程。,螺杆泵的主要性能参数,螺杆泵的结构参数主要有定子、转子、偏心距、导程等，生

5、产参数主要有转速、理论排量等。,转子的任一截面都是半径为R的圆，截面的中心相对转子的轴线位移一个偏心距e，转子的螺距为t，则定子导程T=2t。定子的截面是由两个半圆组成，中心距等于4e，当螺杆泵转动一周（2）时，封闭腔中的液体将沿井筒向上方向移动2t的距离，在任意横截面中液体占有的面积为定子面积与转子面积之差。,e,一、螺杆泵简介,1:2结构,2:3结构,K G L B,泵的总级数 泵每转公称排量，mL/r 单螺杆泵,“螺”和“泵”字汉语拼音第一个字母 抽油杆传动，“杆”字汉语拼音的第一个字母 空心转子，“空”字汉语拼音的第一个字母,型号表示方法,一、螺杆泵简介,螺杆泵的理论排量根据泵的结构参

6、数及实际转速计算。,理论排量,式中 Q-螺杆泵理论排量，m3/d； e-转子偏心距，m； D-转子直径，m； T-定子导程，m； n-转子转速，r/min。,式中 q-螺杆泵每转排量，ml/r,现场中，根据选用的泵的型号，可计算出理论排量：,螺杆泵的理论排量的计算,螺杆泵型号的应用,例一：某井下入型号为GLB1200-12螺杆泵，转数为150转/分，表示为地面驱抽油杆传动的螺杆泵，总级数12级，每转公称排量1200ml，其理论排量为： 1200150602410-6=259.2m3/d 例二：某井下入型号为KGLB120-27螺杆泵，转数为120转/分，表示每转公称排量为120mL,总级数为2

7、7级，其理论排量为： 120120602410-6=20.7m3/d,一、螺杆泵简介,水力活塞泵,图4-8 开式水力活塞泵采油系统,液马达,一、水力活塞泵井设备与工作原理,高压泵机组,井下器具管柱结构,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,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。,适应条件,主要缺点：,油层深度与排量范围大；,含蜡；,稠油；,井斜。

8、,(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)；,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。,静压传递原理（帕斯卡原理）在液压传动中的应用,液压系统中的压力取决于负载,千斤顶,柱塞运动,SHB43200型自由式双作用水力活塞泵 1油管；2井下机组； 3油层套管；4上排出阀；5上吸人阀；6上液缸；7活塞杆；8，17，22通道；9滑阀；10阀芯；11，19，20孔； 12泄

9、压孔；13吸人流道；14下液缸；15下吸入阀；16下排出阀；18上部换向槽；21滑阀开孔； 23下部换向槽；24泵工作筒；25固定阀；26套管封隔器,水力射流泵采油,一、水力射流泵采油系统,高压泵机组,井下器具管柱结构,井口,高压控制管汇,计量装置,动力液处理装置,地面管线,系统组成,油井装置,地面流程,射流泵,射 流 泵,射流泵的工作原理,射流泵工作原理,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

10、与喉管面积的比值。,喷射泵的面积比定义为：,流量比定义为：,压力比定义为：,地层产出液与动力液得失能量之比定义为喷射泵的泵效：,射流泵主要由喷嘴、喉管及扩散管组成。 喷嘴将高压动力液的压能转换为高速流动液体的动能，并在嘴后形成低压区。 高速流动的低压动力液与被吸入低压区的油层产出液在喉管中混合，流经截面不断扩大的扩散管时，因流速降低将高速流动的液体动能转换成低速流动的压能。 混合液的压力提高后被举升到地面。,二、井下配件简介,抽油杆,抽油杆是有杆泵抽油装置中的一个重要组成部分。通过抽油杆柱将抽油机的动力传递到深井泵，使深井泵的活塞作往复运动。,抽油杆,国产抽油杆由两种材料制成：一种是碳钢抽油杆

11、，另一种是合金钢抽油杆。 抽油杆有16、19、22、25（毫米）四种规格。,抽油杆,专用抽油杆,目前，螺杆泵专用主要主要有二种，一种实心锥螺纹H级抽油杆，主要应用于中小排量的螺杆泵，另一种是空心插接式抽油杆（又分为两种，一种是瓣状，一种是楔型），主要应用于大中排量螺杆泵。,螺杆泵专用抽油杆,空心抽油杆,结构与组成,空心抽油杆电加热装置主要由空心抽油杆、加热电缆、电加热抽油杆供电装置等三部分组成。,抽油机井空心抽油杆电加热采油装置,工作原理,抽油机井空心抽油杆电加热采油装置,集肤效应,加热电缆,空心抽油杆,油管,该装置是将空心抽油杆内穿过电缆并与抽油杆杆体形成回路，通以工频交流电，利用内集肤效应

12、原理在空心抽油杆壁上产生热能，对油管内原油进行全程加热，提高油管内原油温度，降低原油粘度，改善其流动性，防止油管内原油结蜡，从而有效地开采高凝、高粘、高含蜡原油。,a、粘度：10010000mPa.s b、胶质沥青：40% c、含蜡：45% d、凝固点：40 e、最大加热深度：1800米,主要适用范围,空心抽油杆杆参数,加热电缆参数,电控柜参数,技术参数,返回,抽油机井空心抽油杆电加热采油装置,用途及特点,空心抽油杆注入热载体采油装置是为有效开采高凝、高粘、高稠、高含蜡原油而研制的专用装置。该装置具有以下特点： a、不干扰、污染油层，热效果好。 b、在不停井条件下可根据需要随时进行洗井作业，不

13、需回抽洗井液。 c、工艺简单，使用方便，节能效果明显 d、可增加柱塞有效行程，提高泵效，延长检泵周期。 e、适用范围广，既可以注入热载体，又可以注入化学降粘剂。 f、注入量大，具有高效携砂的性能。,抽油机井空心抽油杆注入热载体采油装置,结 构,空心抽油杆注入热载体装置：主要由单向掺水阀、空心抽油杆、注入悬接器、注入配套件等组成。,抽油机井空心抽油杆注入热载体采油装置,原理,空心抽油杆注入热载体采油装置是利用在井筒油管内形成的正循环系统，以连续或间断方式通过空心抽油杆内腔，向井内注入热载体（热水、热油、蒸汽）或化学药剂等来提高井筒温度，降低原油粘度，消除井筒结蜡，使油井能正常生产（注：注入热油时

14、，热油要求用过滤、脱胶质、脱蜡的热稀油）。 空心抽油杆内的热载体由地面掺水流程，通过掺水立管、软管、悬接器、空心光杆、空心抽油杆、单向掺水阀进入油管与空心抽油杆的环空中，在油管内与原油混合上返进入地面采输系统。,抽油机井空心抽油杆注入热载体采油装置,无油管采油装置,用途,无油管采油装置用于常规机械采油井，适用于稀油、不含蜡（或少含蜡）油井的开采。但是随着我国油田开采进入中后期，出现许多低产井，而无油管采油技术是采用空心抽油杆代替油管进行生产，并省去了实心杆，从而可节省部分生产投资，因此为油田低产井的挖潜开发提供了一条新途径，同时无油管采油技术为部分套变井恢复生产及小井眼的开采创造了条件。,结构

15、组成,无油管采油装置主要由整筒抽油泵、悬挂装置、防转扶正装置、空心抽油杆、空心抽油杆扶正器、悬接器及其配件等组成,无油管采油装置即不使用油管的机械采油方法，它是利用空心抽油杆来代替实心杆带泵工作，并兼做出油通道，防转扶正器起止转作用，转动拨动轴，悬挂器撑开，并联接抽油泵固定在套管的预定位置。,原理,特点,1、提高泵效：使用空心抽油杆代替普通抽油杆，刚性好，另外无油管的伸缩量，这些都会增加柱塞的有效行程；无泵筒和柱塞间隙的漏油，无液柱回压漏油。 2、装置不使用油管，简化了井身结构，这样就大大降低了油井投资，降低了生产成本，减轻了工人劳动强度，减少了作业量。 3、装置不仅适用于油田低产井的开采，而

16、且为小井眼采油及部分套变井的恢复生产提供了条件。,无油管采油装置,杆体技术参数,1、下泵深度：1500m 2、井液含蜡量: 5% 3、井液粘度：120mP.m,使用范围,无油管采油装置,返回,二级三段分层注水装置,用途及结构,二级三段分层注水装置是通过地面阀门、配水器控制调节，实现不同油层间的注水压力和注水量，达到分层精细注水的目的。,原理,二级三段分层注水装置,油管与套管之间用两套封隔器将三个油层分隔开。随油管下入油管封隔器和油管注入短节，油管封隔器实现油管与空心抽油杆的密封。注水（或聚合物）工作时，从配水站（或聚合物站）过来的水（或聚合物）经井口分注管线，分三路分别进入油管与套管环空、空心

17、杆与油管环空和空心杆内孔环空，从而实现上、中、下三个油层的同时注水（或聚合物）。三个油层的用水（或聚合物）量由装在井口管线上的配水器进行调节。,特点,1、结构简单可靠，施工方便，便于管理（各油层的给水量在地面上即可进行调节）。 2、提高注水效率：利用一口井同时实现三个油层的注水需求，比单 层、双层注水提高注水效率1.53倍。 3、增加产油量：在注水井数量不变的前提下，使用该装置， 可以提高受益井的数量，相对地增加了产油量。 4、节省费用：该装置省掉了原注水工艺中的偏心配水器、堵塞器等部件，节省了费用；并且还可以节省因投、捞作业失误而造成的重复作业费用。 5、利用该装置，既可实现分层注水，还可用于分层注入聚合物，满足三次采油的需要。,二级三段分层注水装置,管杆偏磨原因,主要