采油工程——水力活塞泵采油

1、第四章無桿泵采油章節(jié)內(nèi)容 第二節(jié) 水力活塞泵采油 授課類型單一型1.掌握水力活塞泵的結(jié)構(gòu)組成、井下機組工作原理二皿2.熟悉水力活塞泵的起下操作及故障分析重點一（一）動力液系統(tǒng)及動力液（二）井下泵裝置類型水力活塞泵的起下操作 水力活塞泵的故障分析教具多媒體課件于云琦的采油工程石油工業(yè)出版社提綱第二節(jié)水力活塞泵采油、水力活塞泵裝置的組成和分類()動力液系統(tǒng)及動力液1.動力液系統(tǒng)一般按如下方式進行分類：(1)按系統(tǒng)管理的井數(shù)分：有單井系統(tǒng)和中心站多井系統(tǒng)。(2)按動力液排出方式分：有開式動力液和閉式動力液循環(huán) 系統(tǒng)。開式動力液系統(tǒng)閉式動力液系統(tǒng)(3)按動力液流動方向分，有正循環(huán)和反循環(huán)系統(tǒng)。 正循環(huán)

2、系統(tǒng)是將動力液從裝泵的油管注入； 反循環(huán)系統(tǒng)是動力液從未裝泵的流動通道注入；在射流泵中應(yīng)用較多。2.動力液(二)井下泵裝置類型1 .插入固定式水力活塞泵井下機組隨動力油管從油管中下 人井底。2 .套管固定式水力活塞泵井下機組隨動力油管下入井底， 并固定在一個套 管封隔器上。固定式泵裝置是將井下泵固定在 油管底部，隨油管一起下人井中。3 .平行管自由(投入)式4 .套管自由式上述四種類型都屬于開式動力液系統(tǒng)，特點是排出的廢動力 液與原油混合上升至地面。二、水力活塞泵井下機組工作原理）水力活塞泵的結(jié)構(gòu)（1） 泵（2）液馬達（二）水力活塞泵的工作原理泵的工作原理4.水力活塞泵的氣.水力活塞泵系統(tǒng)的工

3、作原理2.液馬達的工作原理鎖、水力活塞泵的起下操作（一）下泵操作規(guī)程1 .下泵前的準備2 .投泵操作（二）起泵操作規(guī)程四、水力活塞泵使用范圍及故障分 析（一）水力活塞泵使用范圍1.深井和超深井的開采 2.定向井的開采3.小井眼油井的開采4.稠油的開采5.多 蠟井的開采（二）水力活塞泵抽油井故障分析實測數(shù)據(jù)偏離理論數(shù)據(jù)，就要分析原因，排除故障，以保證 正常工作。教案：第二節(jié)水力活塞泵采油水力活塞泵是一種液壓傳動的無桿抽油設(shè)備，適用于高氣油 比、出砂、高凝油、含蠟、稠油、深井、斜井及水平井。一、水力活塞泵裝置的組成和分類系統(tǒng)主要由三部分組成：地面部分、井下部分和連接地面井 下的中間部分。典型水力活

4、塞泵采油系統(tǒng)1 動力液罐；2三缸高壓泵；3 一控制管匯；4井口控制閥；5 井下 泵()動力液系統(tǒng)及動力液1 .動力液系統(tǒng)動力液系統(tǒng)有多種類型，不同系統(tǒng)的地面 流程和設(shè)備及處理 能力不同，選擇時要考慮現(xiàn)有設(shè)備、場 地和投資等因素。一般按 如下方式進行分類：(1)按系統(tǒng)管理的井數(shù)分：有單井系統(tǒng)和中心站多井系統(tǒng)(2)按動力液排出方式分：有開式動力液和閉式動力液循環(huán) 系統(tǒng)。開式動力液系統(tǒng)閉式動力液系統(tǒng)(3)按動力液流動方向分，有正循環(huán)和反循環(huán)系統(tǒng)。 正循環(huán)系統(tǒng)是將動力液從裝泵的油管注入；反循環(huán)系統(tǒng)是動力液從未裝泵的流動通道注入；在射流 泵中應(yīng)用較多。2.動力液一般采用油或水作動力液。用相對密度為0.8

5、250.876的 原 油作動力液，雜質(zhì)含量在15mg/L以下，油的潤滑性較好， 地面柱 塞油泵的維護較少；用水作動力液，要求雜質(zhì)粒徑小于15um,含鹽的質(zhì)量分數(shù)小于1.2 %,水對環(huán)境污染小，安全易產(chǎn)生腐蝕，粘度低，使井下泵水力活塞泵井下機組在井中的安性好，但水一般不具備潤滑性, 更易漏失。（二）井下泵裝置類型裝型式有兩種基本類型：固定安裝和自由安裝。固定安裝又分為固定插入式和固定套管式兩種；而自由安裝 也分為平行管自由式和套管自由式兩種，如圖所示。1.常用的井下泵裝置插入固定式水力活塞泵井下機組隨動力油管從油管中下人井底。2 .套管固定式水力活塞泵井下機組隨動力油管下入井底，并固定在一個套管

6、封隔器上。固定式泵裝置是將井下泵固定在油管底部，隨油管 一起下人井中。目前，這種裝置已不常用，基本被自由式泵裝置取代。3 .平行管自由（投入）式包括兩個平行管柱。水力活塞井下機組從大直徑管柱中循環(huán)至 井底，并在一個固定閥座上形成密封，上部的密封也進入 油管內(nèi)壁的一個專用環(huán)箍處。動力液從大直徑管柱中進入井下機組的液動機，而原油和 廢動力液從小直徑管柱中排到地面。自由氣從套管中導出。4 .套管自由式水力活塞泵井下機只需一條管柱下到一個套管封隔器上。組從管柱中循環(huán)至井底并在一個固定閥座上形成密封，上部的 密封也進入油管內(nèi)壁的一個專用環(huán)箍處。自由式泵裝置是在油管下部裝一個泵的井下總成，它由一個 密封泵

7、座和多個密封腔組成，通過改變動力液的流向，可以自由 地把井下泵下人井底采油或起出地面換泵維修。多數(shù)自由式泵裝置采用動力液正循環(huán)系統(tǒng)。套管式裝置用 于開式動力液系統(tǒng)中，它采用由封隔器密封的油管和油套管環(huán) 形空間作為流動通道。平行式裝置在開式動力液系統(tǒng)中是采用兩根平行油管完井， 對閉式動力液系統(tǒng)還要一根動力液排出管，氣體可以從油管和套 管之間的環(huán)形通道排出。上述四種類型都屬于開式動力液系統(tǒng)，它的特點是排出的廢 動力液與原油混合上升至地面。不同的安裝型式對水力活塞泵的工作參數(shù)（排量）影響 很大。在同一直徑油層套管的油井中，采用平行管自由式方案 的排量最小。當油井產(chǎn)量低于lOOm'/d時，采用

8、自由式安裝較 合理，而當油 井產(chǎn)量大于lOOm'/d或更多時，采用固定式較合 理。、水力活塞泵井下機組工作原理（一）水力活塞泵的結(jié)構(gòu)井下水力活塞泵由液馬達和泵 通過空心活塞桿相連組成，液馬 達和泵可以有一個或多個。（1）泵 單作用泵僅在上沖程或下沖程時向地面排液，雙 作用泵在上 沖程和下沖程都向地面排。« 3雙作用水力活塞泵(2)液馬達 馬達活塞面積與泵柱塞面積可以不同，馬達活 塞面積越大，泵的排出壓頭越高，泵柱塞面積越大，泵的排量 越高。為了使液馬達往復運動，動力液必須交替注入馬達活塞上下 腔，馬達閥用于完成這一功能。1 .水力活塞泵系統(tǒng)的工作原理 高壓動力液經(jīng)動力液管柱注

9、入井中,馬達，使動力液高壓勢 能轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑瓦\動的機械能。馬達驅(qū)動泵，泵將機械能轉(zhuǎn) 變?yōu)橐后w的靜壓，使產(chǎn)出流體采到地面。2 .液馬達的工作原理SHB*43 / 200型自由式雙作用水力活塞泵1油管；2井下機組；3油層套管；4一上排出閥；5一上吸入閥；6-上液缸；7活塞桿;20孔；12一泄壓孔;8, 17, 22通道；9滑閥；10閥芯；11, 19, 13吸人流道；14一下液缸；15一下吸入閥；16下排出閥；18上部換向槽；21一滑閥開 孔；23一下部換向槽；24泵工 作筒；25固定閥；26套管封隔器3 .泵的工作原理SHB 4)3/200型自由式雙作用水力活塞泵為例。(1)上沖程(2)下沖程4

10、.水力活塞泵的氣鎖水力活塞泵也存在氣鎖。當吸入流體含游離氣時，在泵排 出沖 程末端，一部分流體會存留在余隙容積中，壓力等于泵排 出壓力。泵柱塞反向運動，余隙容積中的氣體膨脹，壓力同時 降低。壓力 未降到泵的吸人壓力，吸入閥不會打開，泵的有效 沖程長度減少，嚴重時會使吸入閥打不開，這種現(xiàn)象稱作氣 鎖。三、水力活塞泵的起下操作水力活塞泵在油井投產(chǎn)之前，把井口流程倒成正循環(huán)方式，用動力液進行正循環(huán)洗井，直至 把井筒洗清潔為止，這時可進行 下泵投產(chǎn)。(一)下泵操作規(guī)程1 .下泵前的準備(1)首先要與地面高壓泵站聯(lián)系，提供充足的動力液進行動 力液循環(huán)。單體水力活塞泵應(yīng)有水泥車、罐車保證投泵需要。(2)

11、新井投產(chǎn)或作業(yè)后開井，先進行動力液地面循環(huán)，檢泵 井冬季地面循環(huán)不允許中斷。(3) 打開清蠟閘門，投入固定閥后關(guān)閉，再開生產(chǎn)閘門，使 固定閥落人井中。(4) 新井或作業(yè)后油井開井時先正循環(huán)洗井，根據(jù)泵掛深度 和套管內(nèi)徑，確定洗并排量和所需總液量，一般洗井液能夠在井 筒中循環(huán)三周以上。(5) 老井檢泵，待井下泵起出后循環(huán)洗井lh,然后正循環(huán) 洗井兩周。(6) 將水力泵裝人防噴管內(nèi)，安裝好捕捉器，反時針旋轉(zhuǎn)吊 環(huán)，直至鎖住水力活塞泵為止。2.投泵操作(1)檢查防噴管上放空閘門是否關(guān)嚴(2)緩慢打開投泵高壓控制閥，使高壓動力液由防噴管頂部 進人防噴管，同時檢查各連接部位有無滲漏，如有滲漏，要關(guān)閉 投

12、泵高壓控制閥，放空后處理。(3) 打開清蠟閘門，把清蠟閘門全部打開。(4) 順時針旋轉(zhuǎn)捕捉器吊環(huán)，釋放捕捉器使泵投入井中。(5) 緩慢關(guān)小生產(chǎn)閘門，當聽到井下泵通過采油樹四通后再 開大生產(chǎn)閘門，緩慢試關(guān)清蠟閘門，待井下泵確實已人井后關(guān)死 清蠟閘門。(6) 關(guān)閉投泵高壓控制閥，打開放噴管放空閥門放空，吊住 放噴管，卸開活接頭或螺紋，卸下防噴管。(7) 投泵完畢后，檢泵工通知計量站值班工人注意觀察泵的 工作情況，發(fā)現(xiàn)問題及時匯報。(二)起泵操作規(guī)程(1)將井口流程倒成反循環(huán)，即動力液從油套環(huán)形空間進 入，從油管返出。(2)緩慢提高排量，排量控制在45m3/h ,觀察反循環(huán)干 線壓力變化判斷井下泵是

13、否離開泵座，起泵干線壓力一般不超 過5MPa,若超過時，則認為起泵不正常。(3) 對起泵不正常井，可采用提高排量，提高干壓的辦法試 行。若干線壓力與泵壓平衡，泵仍離不開泵筒時，可用水泥車大 排量、高泵壓反循環(huán)起泵。仍起不出時，可上修井設(shè)備起油管換 泵。(4) 在起泵的整個過程中，要有專人在流量控制管匯調(diào)節(jié)流 量，確保其正常工作。(5) 井下泵循環(huán)到井口后，保持動力液反循環(huán)，值班人員通 知檢泵班，開始起泵、換泵。(6) 地面裝配防噴管，反時針方向旋轉(zhuǎn)捕捉器吊環(huán)至鎖緊位 置，掛好投撈泵吊線，吊起。井口安裝好防噴管，連接高壓和低 壓連通管線。(7) 先倒地面循環(huán)，再全部打開清蠟閘門，慢開起泵控制 閥

14、，緩慢關(guān)小同側(cè)生產(chǎn)閘門，利用油管壓力和動力液循環(huán)壓力 將井下泵推人防噴管。(8) 當聽到井下泵撞擊捕捉器被捉住的聲音后，開生產(chǎn)閘 門、慢關(guān)清蠟閘門，再關(guān)起泵控制閥。防噴管先放空后，再卸 開捕捉 器堵頭，吊出井下泵。四、水力活塞泵使用范圍及故障分析對比其他型式的抽油 設(shè)備，水力活塞泵的一個重要優(yōu)點是具有較高的效率，而且隨 著油井動液面的降低，它的效率減小不多。(一)水力活塞泵使用范圍水力活塞泵特別適用于下述 油井的開采。1 .深井和超深井的開采2 .定向井的開采3 .小井眼油井的開采4 .稠油的開采5 .多蠟井的開采水力活塞泵的缺點是需向井中下放雙層油管(指固定插入 式和平行管自由式)，增加了設(shè)備的金屬消耗量和投資，提 高了井下修理勞動量和維修費用；同時又限制了井下機組的尺 寸，使結(jié)構(gòu)復雜化。(二)水工活塞泵抽油井故障分析水力活塞泵在正常工 作狀態(tài)下，其主要技術(shù)參數(shù)均近似于理論技術(shù)參數(shù)，如工作壓 力、