第四章无杆泵采油4-3其它采油装置（射流泵和单螺杆泵）.ppt

1、4-3 其它无杆泵采油 一、水力射流泵采油 (一) 射流泵结构及工作原理 水力射流泵(简称射流泵)是一种特殊的水力泵。利用射流原理将注入井内的高压动力液的能量传递给井下产液的无杆水力采油装置。射流泵采油系统与水力活塞泵采油系统的组成相似，由地面储液罐、高压地面泵和井下射流泵组成。,射流泵和水力活塞泵的井下总成可互换使用。射流泵的井下装置类型与水力活塞泵一样，包括固定式装置和自由式装置，但射流泵只能采用开式动力液系统。 射流泵适用于高温深井、高产井、含砂、含腐蚀性介质、稠油以及高气液比油井具有较强的适应性。,射流泵是通过地面注入与地层产出的两种流体之间的动量交换实现能量传递来工作的。典型的套管自

2、由式井下射流泵装置如图所示。 射流泵的主要特点之一是没有运动部件。射流泵的工作元件是喷嘴、喉管和扩散管。,1射流泵的结构,射流泵装置简图,1打捞头；2提升皮碗；3排油孔；4扩散器；5喉管；6喷嘴；7油管；8封隔器；9套管；10尾管,表示动力液流向,表示井液流向,表示混合液流向,(1) 喷嘴 作用将压能转化为动能，从而在喷嘴前的喉管区造成 一个低压区，常常形成一定的真空度。 (2) 喉管 喉管的作用是使产液和动力液在其中完全混合，交换 能量，它实质上是一个混合管。 (3) 扩散管 扩散管是一个将动能转换成压力的能量转换器。,2射流泵的工作原理,射流泵通过喷嘴将动力液高压势能转变为高速动能；在喉管

3、内，高速动力液与低速产液混合，进行动量交换；通过扩散管将动能转变为压能，使混合物采到地面。,3射流泵的优缺点,(1) 没有运动部件，适合于举升含腐蚀和含砂流体； (2) 结构紧凑，适用于倾斜、水平井； (3) 自由投捞作业，维护费用低； (4) 产量范围大，控制灵活方便； (5) 能用于稠油开采，容易对动力液加热；,(6) 能处理高含气流体； (7) 适用于高温深井； (8) 对非自喷井，可用于产能测试。 缺点： (1) 必须有较高的动力液压力，使射流泵的应用受到限制。 (2) 射流泵泵效较低，所需要的输入功率比水力活塞泵高。,(二) 射流泵的起下操作,下泵时，可将泵从井口投入，利用动力液的正

4、循环，即从油管中注入动力液，将泵压入油管下端的泵座内。起泵时，利用动力液的反循环，即从油套环形空间注入动力液，胀开提升皮碗，使泵离开泵座，上返至井口打捞装置内，将泵捞出。,二、螺杆泵采油,螺杆泵是一种容积式泵，它运动部件少，没有阀件和复杂的流道，油流扰动小，排量均匀。 由于缸体转子在定子橡胶衬套内表面运动带有滚动和滑动的性质，使油液中砂粒不易沉积，同时转子定子间容积均匀变化而产生的抽吸推,挤作用使油气混输效果良好，在开采高粘度、高含砂和含气量较大的原油时，具有独特的优点。目前螺杆泵作为一种新型的采油方式，工艺技术逐步配套并正趋向系列化。 螺杆泵采油按螺杆的形式分为：单螺杆泵和双螺杆泵； 按驱动

5、方式分为：电动潜油螺杆泵、地面驱动井下螺杆泵和水力驱动螺杆泵 。 本课所介绍的螺杆泵皆指单螺杆泵,(一) 电动潜油螺杆泵结构与工作原理,电动潜油单螺杆泵是一种容积式泵，运动件很少（只有一个螺杆）；没有阀件和复杂的流道，油流扰动小，这样使水力损失大大降低；由于钢螺杆在橡皮衬套表面的运动带有滚动加滑动的性质，使油液中砂粒不易沉积；由于螺杆衬套副间容积均匀增压而产生的抽吸和推挤作用，使油气混输的效果良好。,电动潜油单螺杆泵装置与电动潜油离心泵装置类似，主要机组在井下，由上到下为单螺杆泵、上保护器、行星减速器、下保护器和潜油电动机及万向联轴节、主轴等组成；用电缆将电从地面传给井下的潜油电动机，而油流沿

6、油管从井下举升到井口；地面部分包括自动控制台、自耦变压器以及一些辅助设备。,电动潜油单螺杆泵装置组成,单螺杆泵结构简图,1泵壳；2衬套；3螺杆；4万向联轴节；5中间传动轴；6密封装置；7径向止推轴承；8联轴短节,单螺杆泵的螺杆和螺旋输送机的螺旋桨相似，起着推动油液前移的作用。,单螺杆泵工作原理：单螺杆与专门衬套相配合，在轴向将油流分隔开，又在径向把油流一分为二。这样，在衬套的内螺旋面和单螺杆表面间就形成了一个一个的封闭腔室。当衬套螺杆中靠近吸入端的和一个腔室的容积增加时，在它和吸入端的压力差作用下，油流便进入第一个腔室。随着螺杆的转动，这个腔室开始封闭，并挤压液体向排出端移动。就这样，油液通过

7、一个一个的腔室从吸入端推挤到排出端，压力不断升高，排量非常均匀。,单螺杆泵工作原理动画,1螺杆泵的组成 地面驱动井下单螺杆泵采油系统 (简称地驱螺杆泵采油系统) 由四部分组成： (1) 电控部分 (2) 地面驱动部分 (3) 井下泵部分：井下泵部分包括定子和转子。 (4) 配套工具部分,(二) 地面驱动螺杆泵结构及工作原理,地驱螺杆泵采油示意图,1电控箱；2电机；3皮带；4方卡子；5减速箱；6压力表；7专用井口；8抽油杆；9抽油杆扶正器；10油管扶正器；11油管；12螺杆泵；13套管；14定位销；15油管防脱装置；16筛管；17丝堵；18油层,2螺杆泵的结构特点及工作原理,螺杆泵是摆线内啮合螺

8、旋齿轮副的一种应用。螺杆泵的转子、定子副 (也称杆衬套副) 是利用摆线的多等效动点效应，在空间形成封闭腔室，并当转子和定子作相对转动时，封闭腔室能做轴向移动，使其中的液体从一端移向另一端，实现机械能向液体能的转化，从而实现举升作用。,转子螺杆（以单头为例介绍）,地面驱动井下单螺杆泵的转子转动是通过地面驱动装置驱动光杆转动，通过中间抽油杆将旋转运动和动力传递到井下转子，使其转动。转子的任一截面都是半径为R的圆。每一截面中心相对整个转子的中心存在一个偏心距e ，转子的螺距为t。螺杆表面是由截面圆的圆心以偏心距e为半径，绕着整个螺杆的中心线边旋转边沿着轴线移动，且每旋转一周向前推移一个螺杆的导程Tr

9、而形成的。,定子衬套内表面是双线内螺旋面，其导程为转子螺距的2倍。每一断面内轮廓是由两个半径为 R（等于转子载面圆的半径）的半圆和两个直线段组成的。直线段长度等于两个半圆的中心距（即4e）。 衬套的内螺旋面就由上述的断面轮廓绕它的轴线转动并沿该轴线移动所形成的。只不过，每旋转一周沿轴向推移一个衬套导程（Ts=2t）的距离。,入口、出口及腔室中任一横截上的过流面积始终是相等的，液体在泵内没有局部压缩，从而确保连续、均衡、平稳地输送液体。,定 子,当转子在定子衬套中位置不同时，它们的接触点是不同的（如：螺杆泵密封腔隔图所示）。在一个衬套导程上形成一个完整的密封腔室。液体封闭的两端的线即为密封线。密

10、封线随着转子的旋转而移动，液体即由吸入侧被推挤送往排出侧。螺杆-衬套副的级数（即衬套导程数）越多，也就是密封腔室数越多，泵的排出压力就越高。,螺杆泵密封腔隔,由于封闭腔室的不断形成、运动和消失，使举升介质通过一个个封闭腔室，从吸入端挤到排出端，压力不断升高，排量保持不变。螺杆泵就是在转子和定子组成的一个个密闭的独立的腔室基础上工作的； 转子运动时（作自转和公转），密封空腔在轴向沿螺旋线运动，按照旋向、转向的关系，向前或向后输送液体； 螺杆泵是一种容积泵，所以它具有自吸能力，甚至在气、液混输时也能保持自吸能力。,3螺杆泵采油配套工艺技术,1) 螺杆泵工艺技术 螺杆泵工艺是依靠油井的状况来合理选择

11、螺杆泵的泵型、确定泵的工作参数，或根据某一规格的螺杆泵来选井。而螺杆泵采油井的合理工况是指油井在合理流压下生产，螺杆泵在合理工作区域内工作。,2) 油管柱、抽油杆柱防脱及扶正技术,(1) 油管柱防脱技术 锚定工具和反扣油管，一般采用锚定工具，与常规油管锚一样。 (2) 抽油杆柱防脱技术 抽油杆柱脱扣机理 抽油杆柱防脱措施。 (3) 油管柱、抽油杆柱扶正技术, 油管柱扶正技术,由于螺杆泵转子离心力的作用，定子受到周期性冲击产生振动，为减小或消除定子的振动需要设置扶正器。一般在定子上接头处安装较为适宜，而对于采用反扣油管的油管柱，则需在定子上、下接头处分别安装扶正器。,抽油杆扶正技术 通常在抽油杆柱的上端即光杆附近、抽油杆柱的下端即转子附近以及中下部一定要放置扶正器。 3) 解堵工艺技术 电缆加热解堵是在空心抽油杆内下入活动式加热电缆，通电后电缆产生热量使油管内原油降粘解堵。,4) 故障诊断技术 螺杆泵采油井常见故障有抽油杆断脱、油管脱落、定子橡胶脱落等，有如下诊断法： （1）电流法 电流法就是通过测试驱动电动机的工作电流，根据工作电流大小来诊断泵况的方法。 （2）憋压法 憋压法就是通过关闭采油树回压闸门进行憋压，观测井口油压和套压变化进行诊断井下泵况的方法。,5）测试技术,螺杆泵采油井