第4章無桿泵采油

1、第一節(jié)第一節(jié) 電動潛油離心泵采油電動潛油離心泵采油(1) 能量傳遞過程能量傳遞過程潛油電機潛油電機保護(hù)器保護(hù)器分離器分離器多級離心泵多級離心泵 潛油電纜潛油電纜井下機組部分井下機組部分變壓器變壓器控制屏控制屏接線盒接線盒地面控制部分地面控制部分泄油閥泄油閥單流閥單流閥電力傳電力傳輸部分輸部分(2) (2) 地層流體舉升地層流體舉升過程過程電潛泵舉升方式的主要優(yōu)點：電潛泵舉升方式的主要優(yōu)點：(1) 排量大；排量大；(2) 操作簡單，管理方便；操作簡單，管理方便；(3) 能夠較好地運用于斜井與水平井以及海上采油；能夠較好地運用于斜井與水平井以及海上采油；(4) 在防蠟方面有一定的作用。在防蠟方面有

2、一定的作用。電潛泵舉升方式的主要缺點電潛泵舉升方式的主要缺點：(1) 下入深度受電機功率、油套管直徑、井筒高溫等的限制；下入深度受電機功率、油套管直徑、井筒高溫等的限制；(2) 比較昂貴，初期投資高；比較昂貴，初期投資高；(3) 作業(yè)費用高和停產(chǎn)時間過長；作業(yè)費用高和停產(chǎn)時間過長；(4) 電機、電纜易出現(xiàn)故障；電機、電纜易出現(xiàn)故障；(5) 日常維護(hù)要求高。日常維護(hù)要求高。( (一一) ) 潛油電機潛油電機一、電潛泵采油裝置一、電潛泵采油裝置作用：作用：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。(2) (2) 轉(zhuǎn)子系統(tǒng)：轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸、扶正軸承、短路環(huán)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)：轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸、扶正軸承、短

3、路環(huán)(3) (3) 止推軸承：止推軸承：作用：作用：承受電機的軸向力。承受電機的軸向力。(4) (4) 潤滑油循環(huán)系統(tǒng)：軸孔、定轉(zhuǎn)子間隙、通油孔潤滑油循環(huán)系統(tǒng)：軸孔、定轉(zhuǎn)子間隙、通油孔(1) (1) 定子系統(tǒng)：定子鐵芯、定子繞組、電機殼體定子系統(tǒng)：定子鐵芯、定子繞組、電機殼體作用：作用：產(chǎn)生感應(yīng)電流而受力轉(zhuǎn)動，并輸出機械扭矩。產(chǎn)生感應(yīng)電流而受力轉(zhuǎn)動，并輸出機械扭矩。作用：作用：電機運行時，潤滑油從空心軸內(nèi)流入，從軸承處各通油電機運行時，潤滑油從空心軸內(nèi)流入，從軸承處各通油孔流出，潤滑各軸承；然后進(jìn)入定轉(zhuǎn)子間隙。由于轉(zhuǎn)子的高速孔流出，潤滑各軸承；然后進(jìn)入定轉(zhuǎn)子間隙。由于轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，潤滑油獲得

4、離心力以及潤滑油重力作用，從而使?jié)櫥托D(zhuǎn)，潤滑油獲得離心力以及潤滑油重力作用，從而使?jié)櫥拖陆档诫姍C底部，補充到空心軸內(nèi)反復(fù)循環(huán)，起到潤滑和冷卻下降到電機底部，補充到空心軸內(nèi)反復(fù)循環(huán)，起到潤滑和冷卻作用。作用。主要主要結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成組成及其及其作用作用(2) (2) 外廓尺寸細(xì)長；外廓尺寸細(xì)長；(3) (3) 轉(zhuǎn)子和定子分節(jié)；轉(zhuǎn)子和定子分節(jié)；(4) (4) 保證潛油電機的嚴(yán)格密封；保證潛油電機的嚴(yán)格密封；(5) (5) 潤滑油循環(huán)系統(tǒng)比較特殊。潤滑油循環(huán)系統(tǒng)比較特殊。(1) (1) 兩極、三相鼠籠式異步感應(yīng)電機；兩極、三相鼠籠式異步感應(yīng)電機；潛油電機主要結(jié)構(gòu)特點：潛油電機主要結(jié)構(gòu)特點：( (二

5、二) ) 多級離心泵多級離心泵 潛油多級離心泵的工作原理與地面離心泵相潛油多級離心泵的工作原理與地面離心泵相同。當(dāng)充滿在葉輪流道內(nèi)的液體在離心力作用下，同。當(dāng)充滿在葉輪流道內(nèi)的液體在離心力作用下，從葉輪中心沿葉片間的流道甩向葉輪四周時，液從葉輪中心沿葉片間的流道甩向葉輪四周時，液體受葉片的作用，使壓力和速度同時增加，并經(jīng)體受葉片的作用，使壓力和速度同時增加，并經(jīng)導(dǎo)輪的流道被引向次一級葉輪，這樣，逐級流過導(dǎo)輪的流道被引向次一級葉輪，這樣，逐級流過所有的葉輪和導(dǎo)輪，進(jìn)一步使液體的壓能增加獲所有的葉輪和導(dǎo)輪，進(jìn)一步使液體的壓能增加獲得一定的揚程。得一定的揚程。1 .1 .泵的增壓原理泵的增壓原理)(

6、2rmF2.2.泵的結(jié)構(gòu)泵的結(jié)構(gòu)上接頭上接頭殼殼 體體葉葉 輪輪導(dǎo)導(dǎo) 輪輪轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 軸軸軸軸 套套下接頭下接頭泵吸入口泵吸入口結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點：(1) (1) 直徑小、級數(shù)多、長度大；直徑小、級數(shù)多、長度大；(2) (2) 軸向卸載、徑向扶正；軸向卸載、徑向扶正；(3) (3) 泵吸入口裝有特殊裝置，如油氣、油砂分離器等；泵吸入口裝有特殊裝置，如油氣、油砂分離器等；(4) (4) 泵出口上部裝有單流閥和泄油閥。泵出口上部裝有單流閥和泄油閥。潛油電泵的型號表示方式：潛油電泵的型號表示方式：QYDB119-200/1000EQYDB119-200/1000EE E：120120度；度；D D：5050

7、度；度；A A：9090度；度；F F：150150度度3.3.泵的工作特性泵的工作特性離心泵的特性曲線：離心泵的特性曲線：揚程、功率和泵效隨排量的變化關(guān)系曲線。揚程、功率和泵效隨排量的變化關(guān)系曲線。圖圖4-3 4-3 潛油離心泵特性曲線圖潛油離心泵特性曲線圖( (三三) ) 保護(hù)器保護(hù)器 保護(hù)器保護(hù)器是利用井液與電機油的密度差異，是利用井液與電機油的密度差異，以防止井液進(jìn)入電機造成短路而燒毀電機的裝以防止井液進(jìn)入電機造成短路而燒毀電機的裝置。主要是通過隔離腔連接井液與電機油來完置。主要是通過隔離腔連接井液與電機油來完成這一功能。成這一功能。1 1、使電機內(nèi)腔與外腔井液隔離、使電機內(nèi)腔與外腔井

8、液隔離2 2、平衡井下壓力與電機內(nèi)腔壓力、平衡井下壓力與電機內(nèi)腔壓力3 3、承擔(dān)離心泵產(chǎn)生的向下的垂向力、承擔(dān)離心泵產(chǎn)生的向下的垂向力4 4、傳遞功率、傳遞功率保護(hù)器保護(hù)器類型類型：連通式、沉淀式和膠囊式保護(hù)器連通式、沉淀式和膠囊式保護(hù)器沉淀式保護(hù)器原理：沉淀式保護(hù)器原理：根據(jù)井液、電機油兩種液體的密度根據(jù)井液、電機油兩種液體的密度不同、性質(zhì)不同，在混合時不互相不同、性質(zhì)不同，在混合時不互相溶解、分層沉淀，密度大的井液沉溶解、分層沉淀，密度大的井液沉淀于下層，電機油的密度低于井液淀于下層，電機油的密度低于井液的密度，機組下井后井液進(jìn)入保護(hù)的密度，機組下井后井液進(jìn)入保護(hù)器與電機油混合時，井液沉淀

9、于保器與電機油混合時，井液沉淀于保護(hù)器沉淀腔的下部，電機油與井液護(hù)器沉淀腔的下部，電機油與井液分層處于沉淀腔的上部。分層處于沉淀腔的上部。膠囊式保護(hù)器是近些年發(fā)展起來的一種新型保護(hù)器，它有以下優(yōu)點：l用膠囊來隔離井液與電機油是采用直接隔離的方法，只要膠囊不破損，井液就不能進(jìn)入電機。同時還具有沉淀式保護(hù)器的優(yōu)點，機械密封分散安裝改散了機械密封的散熱條件。l利用膠囊實現(xiàn)電機油的熱膨脹呼吸作用，可以減少電機油的漏失。工作原理： 當(dāng)機組下入井底后，由于溫度升高，使電機油膨脹，有部分電機油進(jìn)入收縮膠囊，當(dāng)電機啟動后，電機溫度繼續(xù)升高，又有部分點機油進(jìn)入收縮膠囊，達(dá)到溫度最高值時，電機油不再膨脹保護(hù)器膠囊

10、完全容納了由常溫到井底溫度，再到電機工作溫度時膨脹的的電機油，其中：膠囊內(nèi)腔設(shè)有的單流閥能夠?qū)崿F(xiàn)：使用單流閥會使膠囊所受壓力增加，同時也會使第一道機械密封所受壓力不超過許可值； ( (四四) ) 油氣分離器油氣分離器 油氣分離器安裝在泵的液體吸入口處，當(dāng)油氣分離器安裝在泵的液體吸入口處，當(dāng)混氣流體進(jìn)入多級離心泵之前，先通過分離器混氣流體進(jìn)入多級離心泵之前，先通過分離器，把自由氣體分離出來，防止和減少氣體進(jìn)泵，把自由氣體分離出來，防止和減少氣體進(jìn)泵，保證電潛泵具有良好的工作特性。，保證電潛泵具有良好的工作特性。常用的分離器有兩種：常用的分離器有兩種：沉降式和旋轉(zhuǎn)（離心）沉降式和旋轉(zhuǎn)（離心）式式(

11、 (五五) ) 潛油電纜潛油電纜潛油電纜結(jié)構(gòu)特點潛油電纜結(jié)構(gòu)特點 要求便于起下，且不易損壞；要求便于起下，且不易損壞； 要求耐油、氣、水，耐高溫、高壓；要求耐油、氣、水，耐高溫、高壓； 電纜終端有與電機插配的特殊密封接頭電纜終端有與電機插配的特殊密封接頭電纜頭；電纜頭； 為滿足油井對機組尺寸的要求，潛油電纜一般采用圓型為滿足油井對機組尺寸的要求，潛油電纜一般采用圓型和扁型，扁型和扁型聯(lián)接在一起的復(fù)合結(jié)構(gòu)；和扁型，扁型和扁型聯(lián)接在一起的復(fù)合結(jié)構(gòu)； 要能適應(yīng)施工和環(huán)境溫度，進(jìn)行起下作業(yè)時，電纜保護(hù)要能適應(yīng)施工和環(huán)境溫度，進(jìn)行起下作業(yè)時，電纜保護(hù)套層不破裂。套層不破裂。作用：作用：地面向井下機組傳輸

12、電力。地面向井下機組傳輸電力。二、電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計二、電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計 電泵井工作的好壞，與電泵井的設(shè)計與電泵井工作的好壞，與電泵井的設(shè)計與施工有密切關(guān)系。合理地選井與設(shè)計，可以施工有密切關(guān)系。合理地選井與設(shè)計，可以延長電泵機組的壽命，獲得較合理的經(jīng)濟(jì)效延長電泵機組的壽命，獲得較合理的經(jīng)濟(jì)效益。益。 電泵井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計是以油井生產(chǎn)系統(tǒng)電泵井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計是以油井生產(chǎn)系統(tǒng)為為對象對象，以油井供液能力（，以油井供液能力（IPRIPR）為）為依據(jù)依據(jù)，以整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)為以整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)為基礎(chǔ)基礎(chǔ)，把獲得規(guī)定產(chǎn)量，把獲得規(guī)定產(chǎn)量（或給定設(shè)備）下的最高效率和最低能耗作（或給定設(shè)備）下的最高效率

13、和最低能耗作為為設(shè)計目標(biāo)設(shè)計目標(biāo)，在設(shè)計中采用了，在設(shè)計中采用了節(jié)點和系統(tǒng)分節(jié)點和系統(tǒng)分析方法析方法。二、電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計二、電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計節(jié)點系統(tǒng)分析方法。節(jié)點系統(tǒng)分析方法。（一）電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)組成（一）電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)組成(1) (1) 油層系統(tǒng)油層系統(tǒng)(2) (2) 井筒流動系統(tǒng)井筒流動系統(tǒng)(3) (3) 潛油離心泵系統(tǒng)潛油離心泵系統(tǒng)流入動態(tài)（流入動態(tài)（IPRIPR）氣氣液多相管流流動規(guī)律液多相管流流動規(guī)律H HQ Q和和Q Q特性曲線特性曲線（二）電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計方法（二）電潛泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計方法1.1.設(shè)計任務(wù)：設(shè)計任務(wù)： 確定下泵深度，選擇泵型、電機、電

14、纜和地面設(shè)備等。確定下泵深度，選擇泵型、電機、電纜和地面設(shè)備等。2.2.目標(biāo)：目標(biāo)：滿足配產(chǎn)要求，效率最高、能耗最小。滿足配產(chǎn)要求，效率最高、能耗最小。3.3.約束條件：約束條件：(1) (1) 泵的實際排量在所選泵的推薦范圍內(nèi)；泵的實際排量在所選泵的推薦范圍內(nèi)；(2) (2) 下泵深度不大于油層中部深度；下泵深度不大于油層中部深度；(3) (3) ；pcDD(4) (4) 進(jìn)泵氣液比進(jìn)泵氣液比 。%8piR（1 1）根據(jù)設(shè)計產(chǎn)液量，由油層的流入動態(tài)（）根據(jù)設(shè)計產(chǎn)液量，由油層的流入動態(tài)（IPRIPR曲線）確定井曲線）確定井底流壓底流壓（2 2）從井底開始向上計算其壓力分布和氣液比，以給定的泵入

15、）從井底開始向上計算其壓力分布和氣液比，以給定的泵入口壓力或泵入口氣液比確定下泵深度；口壓力或泵入口氣液比確定下泵深度；（3 3）以井口壓力為起點，向下計算井筒內(nèi)的壓力分布，求出下）以井口壓力為起點，向下計算井筒內(nèi)的壓力分布，求出下泵深度處的壓力，即為泵出口壓力；泵深度處的壓力，即為泵出口壓力；（4 4）計算泵的有效總揚程：泵出口壓力與泵入口壓力之差；）計算泵的有效總揚程：泵出口壓力與泵入口壓力之差；（5 5）將有效總揚程分段，在給定泵的特性曲線的基礎(chǔ)上，逐段）將有效總揚程分段，在給定泵的特性曲線的基礎(chǔ)上，逐段校核計算排量、揚程和功率（氣液混合物從泵入口到出口，由校核計算排量、揚程和功率（氣液

16、混合物從泵入口到出口，由于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減小，每一級導(dǎo)葉輪的工于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減小，每一級導(dǎo)葉輪的工作條件也將不同。故在設(shè)計時，應(yīng)分段進(jìn)行計算）；作條件也將不同。故在設(shè)計時，應(yīng)分段進(jìn)行計算）；（6 6）計算各段的級數(shù)和泵內(nèi)增溫；）計算各段的級數(shù)和泵內(nèi)增溫；（7 7）計算泵功率、效率、級數(shù)和流體增溫；）計算泵功率、效率、級數(shù)和流體增溫；（8 8）計算泵出口溫度；）計算泵出口溫度；（9 9）計算電泵井泵吸入口以上流體溫度分布；）計算電泵井泵吸入口以上流體溫度分布；（1010）選擇潛油電機；）選擇潛油電機；（1111）選擇潛油電纜；）選擇潛油電纜；（1212）選擇變壓

17、器；）選擇變壓器；4.4.設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：)(1000)()()()(/)()()(iiQiHiiNKKKiKKQiQKKHiHNHGQQGQHGH其中：其中：I=1I=1，2 2，3 3，n n式中，式中，H H、Q Q、 和和N N分別為第分別為第i i計算段的單級揚程、排量、效率計算段的單級揚程、排量、效率和功率；和功率；H(iH(i) )、Q(iQ(i) )、 (i)(i)和和N(iN(i) )分別為第分別為第i i計算段進(jìn)行粘度計算段進(jìn)行粘度和含氣校正后單級的揚程、排量、效率和功率。和含氣校正后單級的揚程、排量、效率和功率。 、分別為揚程的粘度和含氣校正系數(shù)：分別為揚程的粘度和含

18、氣校正系數(shù)： 、 分別為排分別為排量的粘度和含氣校正系數(shù)：量的粘度和含氣校正系數(shù)： 為功率的粘度校正系數(shù)。為功率的粘度校正系數(shù)。（1 1）根據(jù)設(shè)計產(chǎn)液量，由油層的流入動態(tài)（）根據(jù)設(shè)計產(chǎn)液量，由油層的流入動態(tài)（IPRIPR曲線）確定井底流壓曲線）確定井底流壓（2 2）從井底開始向上計算其壓力分布和氣液比，以給定的泵入口壓力）從井底開始向上計算其壓力分布和氣液比，以給定的泵入口壓力或泵入口氣液比確定下泵深度；或泵入口氣液比確定下泵深度；（3 3）以井口壓力為起點，向下計算井筒內(nèi)的壓力分布，求出下泵深度）以井口壓力為起點，向下計算井筒內(nèi)的壓力分布，求出下泵深度處的壓力，即為泵出口壓力；處的壓力，即為

19、泵出口壓力；（4 4）計算泵的有效總揚程：泵出口壓力與泵入口壓力之差；）計算泵的有效總揚程：泵出口壓力與泵入口壓力之差；（5 5）將有效總揚程分段，假設(shè)分為）將有效總揚程分段，假設(shè)分為n n段，在給定泵的特性曲線的基礎(chǔ)段，在給定泵的特性曲線的基礎(chǔ)上，逐段校核計算排量、揚程和功率（氣液混合物從泵入口到出口，上，逐段校核計算排量、揚程和功率（氣液混合物從泵入口到出口，由于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減小，每一級導(dǎo)葉輪的工作條由于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減小，每一級導(dǎo)葉輪的工作條件也將不同。故在設(shè)計時，應(yīng)分段進(jìn)行計算）；件也將不同。故在設(shè)計時，應(yīng)分段進(jìn)行計算）；（6 6）計算各段的級數(shù)和泵內(nèi)

20、增溫；）計算各段的級數(shù)和泵內(nèi)增溫；（7 7）計算泵功率、效率、級數(shù)和流體增溫；）計算泵功率、效率、級數(shù)和流體增溫；（8 8）計算泵出口溫度；）計算泵出口溫度；（9 9）計算電泵井泵吸入口以上流體溫度分布；）計算電泵井泵吸入口以上流體溫度分布；（1010）選擇潛油電機；）選擇潛油電機；（1111）選擇潛油電纜；）選擇潛油電纜；（1212）選擇變壓器；）選擇變壓器；4.4.設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：級數(shù)：)(/)(iHDiJ增溫：) 1)(1(10672. 4)(3iDiTB式中 D第i段的揚程。（1 1）根據(jù)設(shè)計產(chǎn)液量，由油層的流入動態(tài)（）根據(jù)設(shè)計產(chǎn)液量，由油層的流入動態(tài)（IPRIPR曲線）確定井底流

21、壓曲線）確定井底流壓（2 2）從井底開始向上計算其壓力分布和氣液比，以給定的泵入口壓力）從井底開始向上計算其壓力分布和氣液比，以給定的泵入口壓力或泵入口氣液比確定下泵深度；或泵入口氣液比確定下泵深度；（3 3）以井口壓力為起點，向下計算井筒內(nèi)的壓力分布，求出下泵深度）以井口壓力為起點，向下計算井筒內(nèi)的壓力分布，求出下泵深度處的壓力，即為泵出口壓力；處的壓力，即為泵出口壓力；（4 4）計算泵的有效總揚程：泵出口壓力與泵入口壓力之差；）計算泵的有效總揚程：泵出口壓力與泵入口壓力之差；（5 5）將有效總揚程分段，假設(shè)分為）將有效總揚程分段，假設(shè)分為n n段，在給定泵的特性曲線的基礎(chǔ)段，在給定泵的特性

22、曲線的基礎(chǔ)上，逐段校核計算排量、揚程和功率（氣液混合物從泵入口到出口，上，逐段校核計算排量、揚程和功率（氣液混合物從泵入口到出口，由于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減小，每一級導(dǎo)葉輪的工作條由于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減小，每一級導(dǎo)葉輪的工作條件也將不同。故在設(shè)計時，應(yīng)分段進(jìn)行計算）；件也將不同。故在設(shè)計時，應(yīng)分段進(jìn)行計算）；（6 6）計算各段的級數(shù)和泵內(nèi)增溫；）計算各段的級數(shù)和泵內(nèi)增溫；（7 7）計算泵功率、效率、級數(shù)和流體增溫；）計算泵功率、效率、級數(shù)和流體增溫；（8 8）計算泵出口溫度；）計算泵出口溫度；（9 9）計算電泵井泵吸入口以上流體溫度分布；）計算電泵井泵吸入口以上流體溫度

23、分布；（1010）選擇潛油電機；）選擇潛油電機；（1111）選擇潛油電纜；）選擇潛油電纜；（1212）選擇變壓器；）選擇變壓器；4.4.設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：niBBninitnioiTTiJJniiJiNN1111);()(/)()()(（1 1）根據(jù)設(shè)計產(chǎn)液量，由油層的流入動態(tài)（）根據(jù)設(shè)計產(chǎn)液量，由油層的流入動態(tài)（IPRIPR曲線）確定井底流壓曲線）確定井底流壓（2 2）從井底開始向上計算其壓力分布和氣液比，以給定的泵入口壓力）從井底開始向上計算其壓力分布和氣液比，以給定的泵入口壓力或泵入口氣液比確定下泵深度；或泵入口氣液比確定下泵深度；（3 3）以井口壓力為起點，向下計算井筒內(nèi)的壓力分布，

24、求出下泵深度）以井口壓力為起點，向下計算井筒內(nèi)的壓力分布，求出下泵深度處的壓力，即為泵出口壓力；處的壓力，即為泵出口壓力；（4 4）計算泵的有效總揚程：泵出口壓力與泵入口壓力之差；）計算泵的有效總揚程：泵出口壓力與泵入口壓力之差；（5 5）將有效總揚程分段，假設(shè)分為）將有效總揚程分段，假設(shè)分為n n段，在給定泵的特性曲線的基礎(chǔ)段，在給定泵的特性曲線的基礎(chǔ)上，逐段校核計算排量、揚程和功率（氣液混合物從泵入口到出口，上，逐段校核計算排量、揚程和功率（氣液混合物從泵入口到出口，由于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減小，每一級導(dǎo)葉輪的工作條由于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減小，每一級導(dǎo)葉輪的工作條件也

25、將不同。故在設(shè)計時，應(yīng)分段進(jìn)行計算）；件也將不同。故在設(shè)計時，應(yīng)分段進(jìn)行計算）；（6 6）計算各段的級數(shù)和泵內(nèi)增溫；）計算各段的級數(shù)和泵內(nèi)增溫；（7 7）計算泵功率、效率、級數(shù)和流體增溫；）計算泵功率、效率、級數(shù)和流體增溫；（8 8）計算泵出口溫度；）計算泵出口溫度；（9 9）計算電泵井泵吸入口以上流體溫度分布；）計算電泵井泵吸入口以上流體溫度分布；（1010）選擇潛油電機；）選擇潛油電機；（1111）選擇潛油電纜；）選擇潛油電纜；（1212）選擇變壓器；）選擇變壓器；4.4.設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：泵的出口溫度：tmBPIPODTTT式中 TPO 經(jīng)過增溫后流體在泵出口處的溫度，； TPI 流體

26、到達(dá)機組之前的溫度，； TB 泵內(nèi)總增溫，； DTM 電機發(fā)熱使流體的增溫，。)/()1 (103QmmtmMcND式中 Nm電機輸入功率，kN； m電機效率，%； MQ產(chǎn)出流體質(zhì)量流量，kg/s； c 流體比熱。（1 1）根據(jù)設(shè)計產(chǎn)液量，由油層的流入動態(tài)（）根據(jù)設(shè)計產(chǎn)液量，由油層的流入動態(tài)（IPRIPR曲線）確定井底流壓曲線）確定井底流壓（2 2）從井底開始向上計算其壓力分布和氣液比，以給定的泵入口壓力）從井底開始向上計算其壓力分布和氣液比，以給定的泵入口壓力或泵入口氣液比確定下泵深度；或泵入口氣液比確定下泵深度；（3 3）以井口壓力為起點，向下計算井筒內(nèi)的壓力分布，求出下泵深度）以井口壓力

27、為起點，向下計算井筒內(nèi)的壓力分布，求出下泵深度處的壓力，即為泵出口壓力；處的壓力，即為泵出口壓力；（4 4）計算泵的有效總揚程：泵出口壓力與泵入口壓力之差；）計算泵的有效總揚程：泵出口壓力與泵入口壓力之差；（5 5）將有效總揚程分段，假設(shè)分為）將有效總揚程分段，假設(shè)分為n n段，在給定泵的特性曲線的基礎(chǔ)段，在給定泵的特性曲線的基礎(chǔ)上，逐段校核計算排量、揚程和功率（氣液混合物從泵入口到出口，上，逐段校核計算排量、揚程和功率（氣液混合物從泵入口到出口，由于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減小，每一級導(dǎo)葉輪的工作條由于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減小，每一級導(dǎo)葉輪的工作條件也將不同。故在設(shè)計時，應(yīng)分

28、段進(jìn)行計算）；件也將不同。故在設(shè)計時，應(yīng)分段進(jìn)行計算）；（6 6）計算各段的級數(shù)和泵內(nèi)增溫；）計算各段的級數(shù)和泵內(nèi)增溫；（7 7）計算泵功率、效率、級數(shù)和流體增溫；）計算泵功率、效率、級數(shù)和流體增溫；（8 8）計算泵出口溫度；）計算泵出口溫度；（9 9）計算電泵井泵吸入口以上流體溫度分布；）計算電泵井泵吸入口以上流體溫度分布；（1010）選擇潛油電機；）選擇潛油電機；（1111）選擇潛油電纜；）選擇潛油電纜；（1212）選擇變壓器；）選擇變壓器；4.4.設(shè)計步驟：設(shè)計步驟：電泵井與自噴井及有桿抽油井井內(nèi)流體溫度分布計算的電泵井與自噴井及有桿抽油井井內(nèi)流體溫度分布計算的差別主要在于差別主要在于井

29、下電泵機組井下電泵機組相當(dāng)于一個相當(dāng)于一個固定熱源固定熱源，不斷向流不斷向流經(jīng)機組的流體提供熱量，使流體增溫，從而改變井內(nèi)流溫分經(jīng)機組的流體提供熱量，使流體增溫，從而改變井內(nèi)流溫分布。根據(jù)熱力學(xué)原理，推導(dǎo)出泵的吸入口以上油管內(nèi)流體溫布。根據(jù)熱力學(xué)原理，推導(dǎo)出泵的吸入口以上油管內(nèi)流體溫度（不包括油管外的電纜發(fā)熱而影響油流溫度的情形）計算度（不包括油管外的電纜發(fā)熱而影響油流溫度的情形）計算式如下：式如下：)(exp/1/1)()(poppooHiHtmHTiHmtiT式中 t0 恒溫層溫度； m地溫梯度； KP 井筒總傳熱系數(shù)； G流體質(zhì)量流量； H(i)深度； C流體熱容量。)1 (wpFCGK

30、（1 1）根據(jù)設(shè)計產(chǎn)液量，由油層的流入動態(tài)（）根據(jù)設(shè)計產(chǎn)液量，由油層的流入動態(tài)（IPRIPR曲線）確定井底流壓曲線）確定井底流壓（2 2）從井底開始向上計算其壓力分布和氣液比，以給定的泵入口壓力）從井底開始向上計算其壓力分布和氣液比，以給定的泵入口壓力或泵入口氣液比確定下泵深度；或泵入口氣液比確定下泵深度；（3 3）以井口壓力為起點，向下計算井筒內(nèi)的壓力分布，求出下泵深度）以井口壓力為起點，向下計算井筒內(nèi)的壓力分布，求出下泵深度處的壓力，即為泵出口壓力；處的壓力，即為泵出口壓力；（4 4）計算泵的有效總揚程：泵出口壓力與泵入口壓力之差；）計算泵的有效總揚程：泵出口壓力與泵入口壓力之差；（5 5

31、）將有效總揚程分段，假設(shè)分為）將有效總揚程分段，假設(shè)分為n n段，在給定泵的特性曲線的基礎(chǔ)段，在給定泵的特性曲線的基礎(chǔ)上，逐段校核計算排量、揚程和功率（氣液混合物從泵入口到出口，上，逐段校核計算排量、揚程和功率（氣液混合物從泵入口到出口，由于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減小，每一級導(dǎo)葉輪的工作條由于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減小，每一級導(dǎo)葉輪的工作條件也將不同。故在設(shè)計時，應(yīng)分段進(jìn)行計算）；件也將不同。故在設(shè)計時，應(yīng)分段進(jìn)行計算）；（6 6）計算各段的級數(shù)和泵內(nèi)增溫；）計算各段的級數(shù)和泵內(nèi)增溫；（7 7）計算泵功率、效率、級數(shù)和流體增溫；）計算泵功率、效率、級數(shù)和流體增溫；（8 8）計算

32、泵出口溫度；）計算泵出口溫度；（9 9）計算電泵井泵吸入口以上流體溫度分布；）計算電泵井泵吸入口以上流體溫度分布；（1010）選擇潛油電機；）選擇潛油電機；（1111）選擇潛油電纜；）選擇潛油電纜；（1212）選擇變壓器；）選擇變壓器；4.4.設(shè)計步驟：設(shè)計步驟： 電潛泵的所需功率確定后，選擇電機電潛泵的所需功率確定后，選擇電機功率時，還應(yīng)考慮分離器和保護(hù)器的機械功率時，還應(yīng)考慮分離器和保護(hù)器的機械損耗功率。一般情況下，每級分離器的機損耗功率。一般情況下，每級分離器的機械消耗功率為械消耗功率為11.5kW，每級保護(hù)器的機，每級保護(hù)器的機械損耗功率為械損耗功率為1.0kW，按電機所需的功率，按電

33、機所需的功率和套管尺寸確定出電機的額定電壓和電流。和套管尺寸確定出電機的額定電壓和電流。（1 1）根據(jù)設(shè)計產(chǎn)液量，由油層的流入動態(tài)（）根據(jù)設(shè)計產(chǎn)液量，由油層的流入動態(tài)（IPRIPR曲線）確定井底流壓曲線）確定井底流壓（2 2）從井底開始向上計算其壓力分布和氣液比，以給定的泵入口壓力）從井底開始向上計算其壓力分布和氣液比，以給定的泵入口壓力或泵入口氣液比確定下泵深度；或泵入口氣液比確定下泵深度；（3 3）以井口壓力為起點，向下計算井筒內(nèi)的壓力分布，求出下泵深度）以井口壓力為起點，向下計算井筒內(nèi)的壓力分布，求出下泵深度處的壓力，即為泵出口壓力；處的壓力，即為泵出口壓力；（4 4）計算泵的有效總揚程

34、：泵出口壓力與泵入口壓力之差；）計算泵的有效總揚程：泵出口壓力與泵入口壓力之差；（5 5）將有效總揚程分段，假設(shè)分為）將有效總揚程分段，假設(shè)分為n n段，在給定泵的特性曲線的基礎(chǔ)段，在給定泵的特性曲線的基礎(chǔ)上，逐段校核計算排量、揚程和功率（氣液混合物從泵入口到出口，上，逐段校核計算排量、揚程和功率（氣液混合物從泵入口到出口，由于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減小，每一級導(dǎo)葉輪的工作條由于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減小，每一級導(dǎo)葉輪的工作條件也將不同。故在設(shè)計時，應(yīng)分段進(jìn)行計算）；件也將不同。故在設(shè)計時，應(yīng)分段進(jìn)行計算）；（6 6）計算各段的級數(shù)和泵內(nèi)增溫；）計算各段的級數(shù)和泵內(nèi)增溫；（7

35、7）計算泵功率、效率、級數(shù)和流體增溫；）計算泵功率、效率、級數(shù)和流體增溫；（8 8）計算泵出口溫度；）計算泵出口溫度；（9 9）計算電泵井泵吸入口以上流體溫度分布；）計算電泵井泵吸入口以上流體溫度分布；（1010）選擇潛油電機；）選擇潛油電機；（1111）選擇潛油電纜；）選擇潛油電纜；（1212）選擇變壓器；）選擇變壓器；4.4.設(shè)計步驟：設(shè)計步驟： 潛油電纜的規(guī)格直接關(guān)系到潛油電泵機組能否在最佳狀潛油電纜的規(guī)格直接關(guān)系到潛油電泵機組能否在最佳狀態(tài)和最經(jīng)濟(jì)條件下運行。因此，對于潛油電纜要認(rèn)真進(jìn)行選態(tài)和最經(jīng)濟(jì)條件下運行。因此，對于潛油電纜要認(rèn)真進(jìn)行選擇。所選擇的電纜必須和電機一起能夠順利下入井中

36、，而不擇。所選擇的電纜必須和電機一起能夠順利下入井中，而不能超過油套環(huán)形尺寸范圍。能超過油套環(huán)形尺寸范圍。 電纜型號可以根據(jù)井底溫度、電機功率、電壓和電流進(jìn)電纜型號可以根據(jù)井底溫度、電機功率、電壓和電流進(jìn)行選擇。電纜的壓降損失和功率損失與電纜的截面積和長度行選擇。電纜的壓降損失和功率損失與電纜的截面積和長度有關(guān)，其電力損失對其采油動力成本有直接的影響。選擇電有關(guān)，其電力損失對其采油動力成本有直接的影響。選擇電纜，盡可能選用截面積比較大的電纜。纜，盡可能選用截面積比較大的電纜。2103)sincos(3IRPxrILU 計算電纜壓降損失和功計算電纜壓降損失和功率損失的公式如下：率損失的公式如下：

37、式中式中 U電纜壓降損失，電纜壓降損失，V； I電機工作電流，電機工作電流，A； L電纜長度，電纜長度，m； r導(dǎo)體有效阻抗，導(dǎo)體有效阻抗， /km； cos 功率因數(shù)；功率因數(shù)； x導(dǎo)體電抗，；導(dǎo)體電抗，； sin 無功功率因數(shù)；無功功率因數(shù)； P 功率損失，功率損失，kw； R電纜的內(nèi)阻，電纜的內(nèi)阻， 。（1 1）根據(jù)設(shè)計產(chǎn)液量，由油層的流入動態(tài)（）根據(jù)設(shè)計產(chǎn)液量，由油層的流入動態(tài)（IPRIPR曲線）確定井底流壓曲線）確定井底流壓（2 2）從井底開始向上計算其壓力分布和氣液比，以給定的泵入口壓力）從井底開始向上計算其壓力分布和氣液比，以給定的泵入口壓力或泵入口氣液比確定下泵深度；或泵入口氣

38、液比確定下泵深度；（3 3）以井口壓力為起點，向下計算井筒內(nèi)的壓力分布，求出下泵深度）以井口壓力為起點，向下計算井筒內(nèi)的壓力分布，求出下泵深度處的壓力，即為泵出口壓力；處的壓力，即為泵出口壓力；（4 4）計算泵的有效總揚程：泵出口壓力與泵入口壓力之差；）計算泵的有效總揚程：泵出口壓力與泵入口壓力之差；（5 5）將有效總揚程分段，假設(shè)分為）將有效總揚程分段，假設(shè)分為n n段，在給定泵的特性曲線的基礎(chǔ)段，在給定泵的特性曲線的基礎(chǔ)上，逐段校核計算排量、揚程和功率（氣液混合物從泵入口到出口，上，逐段校核計算排量、揚程和功率（氣液混合物從泵入口到出口，由于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減小，每一級導(dǎo)葉輪

39、的工作條由于壓力不斷增加，泵內(nèi)氣液比不斷地減小，每一級導(dǎo)葉輪的工作條件也將不同。故在設(shè)計時，應(yīng)分段進(jìn)行計算）；件也將不同。故在設(shè)計時，應(yīng)分段進(jìn)行計算）；（6 6）計算各段的級數(shù)和泵內(nèi)增溫；）計算各段的級數(shù)和泵內(nèi)增溫；（7 7）計算泵功率、效率、級數(shù)和流體增溫；）計算泵功率、效率、級數(shù)和流體增溫；（8 8）計算泵出口溫度；）計算泵出口溫度；（9 9）計算電泵井泵吸入口以上流體溫度分布；）計算電泵井泵吸入口以上流體溫度分布；（1010）選擇潛油電機；）選擇潛油電機；（1111）選擇潛油電纜；）選擇潛油電纜；（1212）選擇變壓器；）選擇變壓器；4.4.設(shè)計步驟：設(shè)計步驟： 自耦變壓器的容量必須能夠

40、滿足電機最大的啟動電壓，自耦變壓器的容量必須能夠滿足電機最大的啟動電壓，所以根據(jù)電機的負(fù)載來確定變壓器的容量，可用下式進(jìn)行計所以根據(jù)電機的負(fù)載來確定變壓器的容量，可用下式進(jìn)行計算：算：1000)(3)(UUIKVA變壓器容量：式中： U電機電壓，V； U 電纜壓降損失， V； I電機額定電流，A。井筒內(nèi)的壓力分布、井筒內(nèi)的壓力分布、IPR曲線和生產(chǎn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)關(guān)系曲線和生產(chǎn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)關(guān)系1、含氣液體對電泵工作特性的影響、含氣液體對電泵工作特性的影響（三）影響電泵工作特性的因素分析（三）影響電泵工作特性的因素分析 揚程、排量及效率下降；揚程、排量及效率下降； 游離氣體過多時，葉輪流道的大部分空間被

41、氣體占據(jù)，將會使游離氣體過多時，葉輪流道的大部分空間被氣體占據(jù)，將會使離心泵停止排液。離心泵停止排液。2、液體粘度對電泵工作特性的影響、液體粘度對電泵工作特性的影響 液體粘度大使得泵的舉升功率增加；液體粘度大使得泵的舉升功率增加； 同時泵的揚程、排量和效率也有所下降。同時泵的揚程、排量和效率也有所下降。3、溫度對電泵工作特性的影響、溫度對電泵工作特性的影響4、砂、蠟等對電泵工作特性的影響、砂、蠟等對電泵工作特性的影響 流體溫度對電機和電纜的絕緣程度有較大的影響；流體溫度對電機和電纜的絕緣程度有較大的影響； 流體溫度高需要選擇耐溫等級高的電機和電纜，增加采油成本。流體溫度高需要選擇耐溫等級高的電

42、機和電纜，增加采油成本。 電泵生產(chǎn)要求含砂小于電泵生產(chǎn)要求含砂小于0.05%；含砂后，泵葉輪磨損，排量下降。含砂后，泵葉輪磨損，排量下降。 蠟沉積堵塞葉導(dǎo)輪蠟沉積堵塞葉導(dǎo)輪流道，井液阻力增加。流道，井液阻力增加。電機負(fù)荷增加，嚴(yán)重時過載停機。電機負(fù)荷增加，嚴(yán)重時過載停機。泵排量下降。泵排量下降。5、其它如沉沒度、井下壓力等與氣體影響有關(guān)。、其它如沉沒度、井下壓力等與氣體影響有關(guān)。 記錄的電流與潛油電機的工作電流成線性關(guān)系，它的變化記錄的電流與潛油電機的工作電流成線性關(guān)系，它的變化情況能夠反映潛油電機的運行狀況。情況能夠反映潛油電機的運行狀況。按運行時間按運行時間分，電流卡片有分，電流卡片有24

43、 h和和7 d兩種規(guī)格。兩種規(guī)格。 對于對于新投產(chǎn)或作業(yè)的井新投產(chǎn)或作業(yè)的井，由于電泵運轉(zhuǎn)狀況還不夠穩(wěn)定，由于電泵運轉(zhuǎn)狀況還不夠穩(wěn)定，需要隨時監(jiān)測，因此采用需要隨時監(jiān)測，因此采用24 h的電流卡片。當(dāng)電泵機組運行狀的電流卡片。當(dāng)電泵機組運行狀況況穩(wěn)定后穩(wěn)定后，一般用，一般用7 d電流卡片。電流卡片。 用于分析的電流卡片，一般是指用于分析的電流卡片，一般是指24 h電流卡片。電流卡片。 三、 電流卡片分析 三相感應(yīng)電機在載荷固三相感應(yīng)電機在載荷固定的情況下，其電流是恒定定的情況下，其電流是恒定的。的。正常運轉(zhuǎn)時，電流線上正常運轉(zhuǎn)時，電流線上的電流可能稍高或稍低于銘的電流可能稍高或稍低于銘牌電流，

44、但是它應(yīng)是平穩(wěn)對牌電流，但是它應(yīng)是平穩(wěn)對稱的。稱的。1. 機組正常運轉(zhuǎn)機組正常運轉(zhuǎn)時，電機輸出功率是比較穩(wěn)定的。機組正常運轉(zhuǎn)時，電機輸出功率是比較穩(wěn)定的。如果電源電壓出現(xiàn)波動，那么電流也將相應(yīng)產(chǎn)生波動，以便滿足如果電源電壓出現(xiàn)波動，那么電流也將相應(yīng)產(chǎn)生波動，以便滿足電機功率的需要。電機功率的需要。電源電壓波動的常見電源電壓波動的常見原因原因：是是動力系統(tǒng)出現(xiàn)周期性重負(fù)載，動力系統(tǒng)出現(xiàn)周期性重負(fù)載，如大功率注水泵的啟動。如大功率注水泵的啟動。為避免由于電壓波動對電泵機為避免由于電壓波動對電泵機組造成不利的影響，應(yīng)盡量間組造成不利的影響，應(yīng)盡量間隔開這些負(fù)載。隔開這些負(fù)載。2. 電源電壓波動A啟動

45、階段啟動階段，此時環(huán)形空間的液面很高，由于液柱的動壓頭下降，此時環(huán)形空間的液面很高，由于液柱的動壓頭下降，所以排量和電流都高于正常值。所以排量和電流都高于正常值。B正常工作階段正常工作階段，其排量接近設(shè)計要求。，其排量接近設(shè)計要求。D電流值既低又不穩(wěn)定電流值既低又不穩(wěn)定，這是，這是由于液面由于液面接近接近泵的吸入口，氣體進(jìn)泵量增加并且泵的吸入口，氣體進(jìn)泵量增加并且不穩(wěn)定，而導(dǎo)致不穩(wěn)定，而導(dǎo)致電泵欠載且波動電泵欠載且波動，最終，最終機組欠載停機。機組欠載停機。C排量低于額定排量，并產(chǎn)生波動排量低于額定排量，并產(chǎn)生波動，這，這是是由于液面由于液面下降下降而使泵吸入口而使泵吸入口壓力降低壓力降低，氣

46、體開始進(jìn)泵氣體開始進(jìn)泵,因而電流下降。因而電流下降。3. 氣鎖1.提高下泵深度。提高下泵深度。3.如果兩種辦法都不能奏效的話，可實行間歇生產(chǎn)方式。如果兩種辦法都不能奏效的話，可實行間歇生產(chǎn)方式。對于這樣的井，下次起泵時應(yīng)重新選泵。對于這樣的井，下次起泵時應(yīng)重新選泵。2.如果不能增加下泵深度，則可以裝油嘴限產(chǎn)使液面如果不能增加下泵深度，則可以裝油嘴限產(chǎn)使液面高提高。高提高。解決的方法：解決的方法： A、B、C三段與三段與“氣鎖氣鎖”卡片的分析情況基本相同，有所卡片的分析情況基本相同，有所不不同的是同的是因游離氣少而未引起波動。因游離氣少而未引起波動。D段表明液面段表明液面這種情況這種情況說明說明

47、機組選得過大。解決機組選得過大。解決辦法除與辦法除與“氣鎖氣鎖”辦法相同之外，辦法相同之外，還可以對該井采取增產(chǎn)措施，提高還可以對該井采取增產(chǎn)措施，提高油井的產(chǎn)能。油井的產(chǎn)能。接近吸入口，排量和電流下降最后導(dǎo)致接近吸入口，排量和電流下降最后導(dǎo)致欠載停機。延時再啟動后，液面稍有回欠載停機。延時再啟動后，液面稍有回升，但液面很快下降再次抽空停機。升，但液面很快下降再次抽空停機。4. 抽空 機組在接近設(shè)計值之下工機組在接近設(shè)計值之下工作，并且井液中含有氣體。作，并且井液中含有氣體。曲線的波動是由于曲線的波動是由于井液中含井液中含有大量的游離氣造成的。有大量的游離氣造成的。在在這種情況下，通常會使總的

48、這種情況下，通常會使總的排液量降低。當(dāng)井泵的液體排液量降低。當(dāng)井泵的液體被乳化時，由于乳化液進(jìn)泵被乳化時，由于乳化液進(jìn)泵阻力過大，也會產(chǎn)生這種類阻力過大，也會產(chǎn)生這種類似的電流卡片。似的電流卡片。5. 油井含氣 機組啟動后，運機組啟動后，運轉(zhuǎn)很短時間便欠載停轉(zhuǎn)很短時間便欠載停機。機。 這是由于流體的這是由于流體的密度或流量太小而導(dǎo)密度或流量太小而導(dǎo)致欠載，或時間繼電致欠載，或時間繼電器出現(xiàn)故障所致。器出現(xiàn)故障所致。 6. 瞬時欠載停機圖圖4-8 開式水力活塞泵采油系統(tǒng)開式水力活塞泵采油系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 水力活塞泵采油水力活塞泵采油液馬達(dá)液馬達(dá)一、水力活塞泵采油系統(tǒng)舉升原理一、水力活塞泵采油系統(tǒng)

49、舉升原理高壓泵機組高壓泵機組井下管柱結(jié)構(gòu)井下管柱結(jié)構(gòu)井口井口高壓控制管匯高壓控制管匯計量裝置計量裝置動力液處理裝置動力液處理裝置地面管線地面管線抽油泵抽油泵滑閥控制機構(gòu)滑閥控制機構(gòu)系系統(tǒng)統(tǒng)組組成成油井油井裝置裝置地面地面流程流程水力活塞泵井下機組水力活塞泵井下機組工作原理：工作原理：動力液地面動力液地面加壓；加壓；油管或?qū)Ｓ脛恿σ汗苡凸芑驅(qū)Ｓ脛恿σ汗茌斔洼斔?；動力液被動力液被傳至傳至井下液馬達(dá)處；井下液馬達(dá)處；滑閥控制機構(gòu)滑閥控制機構(gòu)換向換向；動力液動力液驅(qū)動驅(qū)動液馬達(dá)；液馬達(dá)；液馬達(dá)液馬達(dá)做往復(fù)做往復(fù)運動運動；液馬達(dá)通過活塞桿帶動液馬達(dá)通過活塞桿帶動抽油泵抽油泵做往復(fù)做往復(fù)運動運動；原油被增

50、壓原油被增壓舉升舉升。適適應(yīng)應(yīng)條條件件油層深度與排量范圍大；油層深度與排量范圍大；含蠟；含蠟；稠油；稠油；井斜。井斜。(1) (1) 機組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高；機組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高；(2) (2) 地面流程大，投資高地面流程大，投資高( (規(guī)模效益規(guī)模效益) )；(2) (2) 按動力液循環(huán)分類按動力液循環(huán)分類(3) (3) 按動力液性質(zhì)分類按動力液性質(zhì)分類水力活塞泵采油系統(tǒng)類型分類水力活塞泵采油系統(tǒng)類型分類：(1) (1) 按系統(tǒng)井?dāng)?shù)分類按系統(tǒng)井?dāng)?shù)分類乏動力液不與產(chǎn)出液混合。乏動力液不與產(chǎn)出液混合。乏動力液與產(chǎn)出液混合。乏動力液與產(chǎn)出液混合。單井流程系統(tǒng)；單井流程系統(tǒng)；多井集中泵

51、站系統(tǒng)；多井集中泵站系統(tǒng)；大型集中泵站系統(tǒng)。大型集中泵站系統(tǒng)。閉式循環(huán)方式：閉式循環(huán)方式：開式循環(huán)方式：開式循環(huán)方式：原油動力液原油動力液水力活塞泵采油系統(tǒng)水力活塞泵采油系統(tǒng)水基動力液水基動力液水力活塞泵采油系統(tǒng)水力活塞泵采油系統(tǒng)圖圖4-9 閉式水力活塞泵采油系統(tǒng)閉式水力活塞泵采油系統(tǒng)圖圖4-8 開式水力活塞泵采油系統(tǒng)開式水力活塞泵采油系統(tǒng)(4) (4) 按井下泵的安裝方式分類按井下泵的安裝方式分類固定式安裝：固定式安裝：整個泵隨油管下入井內(nèi)，優(yōu)點是泵徑大、整個泵隨油管下入井內(nèi)，優(yōu)點是泵徑大、排量大，缺點是起泵必須起油管。排量大，缺點是起泵必須起油管。插入式安裝：插入式安裝：泵工作筒隨大直徑油

52、管下入井內(nèi)，而沉泵工作筒隨大直徑油管下入井內(nèi)，而沉沒泵機組則用小直徑油管下入，插到泵工作筒內(nèi)。沒泵機組則用小直徑油管下入，插到泵工作筒內(nèi)。投入式安裝：投入式安裝：又分單管封隔式和平行管柱式，泵工作又分單管封隔式和平行管柱式，泵工作筒隨油管下至井底，沉沒泵機組則從油管中投入，使筒隨油管下至井底，沉沒泵機組則從油管中投入，使用液力下泵和起泵，優(yōu)點是起下泵方便，缺點是泵徑用液力下泵和起泵，優(yōu)點是起下泵方便，缺點是泵徑受到限制，排量較小。受到限制，排量較小。最常用的三種水力活塞泵抽油裝置最常用的三種水力活塞泵抽油裝置(1) (1) 開式循環(huán)單管封隔器投入式水力活塞泵采油系統(tǒng)；開式循環(huán)單管封隔器投入式水

53、力活塞泵采油系統(tǒng)；(2) (2) 閉式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵采油系統(tǒng)；閉式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵采油系統(tǒng)；(3) (3) 開式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵采油系統(tǒng)。開式循環(huán)平行管柱投入式水力活塞泵采油系統(tǒng)。平行旁通管為乏動力液的流道。平行旁通管為乏動力液的流道。平行管通到封隔器下部，以排放封隔器下部聚集的氣體。平行管通到封隔器下部，以排放封隔器下部聚集的氣體。二、水力活塞泵井下機組二、水力活塞泵井下機組(1) (1) 液馬達(dá)：液馬達(dá)：將動力液的壓能轉(zhuǎn)換為機械能帶動泵工作。將動力液的壓能轉(zhuǎn)換為機械能帶動泵工作。(2) (2) 泵：泵：將液馬達(dá)傳遞給它的機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓能，將液馬達(dá)

54、傳遞給它的機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓能，用來提高油層產(chǎn)出液的壓能。用來提高油層產(chǎn)出液的壓能。(3) (3) 主控滑閥：主控滑閥：利用液壓差動原理控制液馬達(dá)和泵柱塞利用液壓差動原理控制液馬達(dá)和泵柱塞做往復(fù)運動的換向控制機構(gòu)。做往復(fù)運動的換向控制機構(gòu)。單單作作用用泵泵工工作作原原理理示示意意圖圖三、水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計三、水力活塞泵油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(2) 決定開式或閉式系統(tǒng)；決定開式或閉式系統(tǒng)；(3) 決定油井氣體全部泵出，還是放氣；決定油井氣體全部泵出，還是放氣；(4) 選擇合適的井下裝置；選擇合適的井下裝置；(5) 系統(tǒng)工況參數(shù)確定；系統(tǒng)工況參數(shù)確定；(6) 決定建設(shè)泵站還是單井系統(tǒng)；決定建設(shè)

55、泵站還是單井系統(tǒng)；(7) 選擇地面泵組；選擇地面泵組；(8) 設(shè)計動力液系統(tǒng)。設(shè)計動力液系統(tǒng)。(1) 油井產(chǎn)能分析；油井產(chǎn)能分析；井筒流體物性分布井筒流體物性分布下泵深度下泵深度井筒壓力分布井筒壓力分布井筒溫度分布井筒溫度分布動力液排量動力液排量泵效泵效功率與舉升效率功率與舉升效率圖圖4-16 射流泵采油井下系統(tǒng)示意圖射流泵采油井下系統(tǒng)示意圖第三節(jié)第三節(jié) 水力射流泵采油水力射流泵采油一、水力射流泵采油系統(tǒng)一、水力射流泵采油系統(tǒng)高壓泵機組高壓泵機組井下管柱結(jié)構(gòu)井下管柱結(jié)構(gòu)井口井口高壓控制管匯高壓控制管匯計量裝置計量裝置動力液處理裝置動力液處理裝置地面管線地面管線系系統(tǒng)統(tǒng)組組成成油井油井裝置裝置地

56、面地面流程流程射流泵射流泵通過注入井內(nèi)的高壓動力液的能量傳遞給井下油層產(chǎn)出液。通過注入井內(nèi)的高壓動力液的能量傳遞給井下油層產(chǎn)出液。優(yōu)點優(yōu)點：(1) (1) 沒有運動部件，結(jié)構(gòu)緊湊，泵排量范圍大沒有運動部件，結(jié)構(gòu)緊湊，泵排量范圍大(2) (2) 由于可利用動力液的熱力及化學(xué)特性，適用于高由于可利用動力液的熱力及化學(xué)特性，適用于高凝油、稠油、高含蠟油井。凝油、稠油、高含蠟油井。水力射流泵舉升原理水力射流泵舉升原理(3) (3) 對定向井、水平井和海上叢式井的舉升有良好的適對定向井、水平井和海上叢式井的舉升有良好的適應(yīng)性。應(yīng)性。圖圖4-17 井下射流泵工作示意圖井下射流泵工作示意圖二、水力射流泵工作

57、特性二、水力射流泵工作特性( (一一) )射流泵工作原理射流泵工作原理動力液地面動力液地面加壓；加壓；油管或?qū)Ｓ脛恿σ汗苡凸芑驅(qū)Ｓ脛恿σ汗茌斔洼斔?；動力液被動力液被傳至傳至井下噴嘴；井下噴嘴；通過噴嘴將通過噴嘴將壓能轉(zhuǎn)換動能壓能轉(zhuǎn)換動能；嘴后形成嘴后形成低壓區(qū)低壓區(qū)；動力液與油層產(chǎn)出液在喉管中動力液與油層產(chǎn)出液在喉管中混合混合；經(jīng)擴(kuò)散管經(jīng)擴(kuò)散管動能轉(zhuǎn)換成壓能動能轉(zhuǎn)換成壓能；混合液的壓力提高后被舉升到地面混合液的壓力提高后被舉升到地面。水力射流泵排量、水力射流泵排量、揚程取決于噴嘴揚程取決于噴嘴面積與喉管面積面積與喉管面積的比值。的比值。（二）射流泵基本方程（二）射流泵基本方程(1) (1) 井

58、筒流體溫度分布計算：井筒流體溫度分布計算：(2)(2)泵效：泵效：)()(211323PPqPPqHME(3) (3) 噴嘴與喉管直徑：噴嘴與喉管直徑：1311/ )(06082. 0PPqAn/2nnAd RAAnt/2ttAd 與水力活塞泵井筒流體溫度分布計算相同。與水力活塞泵井筒流體溫度分布計算相同。地層液與動力液得失能量之比。地層液與動力液得失能量之比。噴嘴噴嘴: :喉管喉管: :面積比面積比環(huán)空過流面積越小，油井產(chǎn)出流體流過該面積環(huán)空過流面積越小，油井產(chǎn)出流體流過該面積的速度就越高。流體的壓力隨其流速增加而下的速度就越高。流體的壓力隨其流速增加而下降，在高流速下壓力將下降到流體的蒸汽壓，降，在高流速下壓力將下降到流體的蒸汽壓，導(dǎo)致蒸汽穴的形成，該過程稱之為導(dǎo)致蒸汽穴的形成，該過程稱之為氣蝕氣蝕。(