无杆泵采油44采油新技术装备简介
无泵采油
是我们在采油工作中的一种新选择
无泵采油工艺简介
• 无泵采油是在机械采油过程中在井下使用 若干个举液器而不需要抽油泵来完成举升 工作的一种工艺方法；其系统流程主要包 括，抽油机械设备、抽油杆、井口控制系 统、若干个举液器、油管及多功能底阀等 工艺配套设备组成，其设备系统流程左图
无泵采油工艺特点
（1）无需使用抽油泵，应用油管作为泵筒，使用 杆式举液器作为柱塞实施分级连续举液；维护简 单，更换举液器无需动管，只需起杆，降低作业 成本； （2）防砂卡能力强，其自身柱塞相对短并有伸缩 性，能适应不同大小的砂粒；停机时又将液柱分 成若干段，使砂不能集中淤积在管底，能有效防 止卡杆； （3）在稠油及大斜井中，举液器有防偏磨的作用， 因此可减少了过多扶正器所带来的冲程磨阻负载， 解决油杆下行问题； （4）深井深抽，利用举液器的漏失来降低液柱负 载，减少悬载荷，达到深挂与高排量的目的； （5）利用直投可捞底阀，可达到不动管柱作业， 减少作业降低地层污染的目的； （6）防气锁举升，利用分段举液来破坏油气在油 管中集气锁阀现象的发生。
无泵采油工艺与传统工艺的力学区别之油杆液柱载荷
传 统 工 艺
无 泵 采 油 工 艺
无泵采油工艺与传统工艺的力学区别之举液方式受力
传统抽油泵的位置与结构
无泵采油举液器的位置与结构
现场数据之示功图
现场数据之六个月工具磨损
无泵采油工艺技术应用
（一）出砂井中，砂入管内后不能及时被排出，卡泵是常发生的问题，防砂卡， 可根据出砂的情况，来设计安装举液器的数量，数量多排砂能力强；举升系统防 卡与排砂是无泵采油工艺解决的主要问题。应注意流量与携砂能力的关系。 （二）稠油井中，上行与下行是主要问题，也就是排量；无泵采油工艺是将管内 的液柱分成若干段，分解了液柱的粘性阻力，增强液柱在管内的运动能力，达到 提高排量的目的。下行时也要注意举液器的数量，配重也是必须的。 （三）深井中，液面低深，冲程损失大泵效低下是传统工艺的主要问题；无泵采 油工艺可应用空心杆排液反向安装举液器控制管内液面来降低液柱载荷，实现举 升工作的技术。 （四）试油试采工作中，分层试油试采时需要多次作业；无泵采油工艺可实现一 趟管柱多层分卡，选层试油试采，必免了多次作业造成的污染，提高了数据的精 准度。《采油不采水》 （五）其它，如水平井举升工艺，诱喷工艺，辅泵举升等，也可应用举液器。
无杆泵采油技术装备.ppt
应用效果
➢ 通过结合ESP、多分支井和远程监控技术的优 势，控制了含水量
➢ 多分支井利用两个井眼对同一储层进行开采， 而仅需一个井槽，节省了成本，使CNOOC 的 投资回报率实现了最大化。
➢ CNOOC利用智能井技术对每个分支井的流量 进行远程监控，更好地进行油藏管理，实现了 产量和储量采收率的提高。
➢ 由于抽油杆柱的存在，应用受限：
泵效低，排量小 泵挂深度受限，不适于深井或超深井 冲程、冲次受限 产生偏磨、腐蚀 不适用定向井
无杆泵采油
➢ 电动潜油离心泵 ➢ 水力活塞泵 ➢ 喷射泵 ➢ 液力驱动螺杆泵 ➢ 电动潜油单螺杆泵 ➢ 电动潜油双螺杆泵 ➢ 直线电机驱动往复泵 ➢ 电动潜油混抽泵
Intake Pressure Discharge Pressure Intake Temperature Motor Temperature Vibration Flow / Discharge temperature Current Leakage (Earth Fault Monitoring)
➢ 将用于储层管理的智能井技术与ESP远 程监控技术相结合，使泵送作业得到优 化，从而显著地提高流量或最终的储量 采收率
应用实例一
➢ 1999年，为了控制产水量，BP公司将井下流 体控制技术和ESP共同应用在了其位于英格兰 多塞特Wytch Farm油田M-15油井中，这是 这两项技术第一次联合应用在单个完井作业中
Gas Lift Monitoring
Annulus Pressure Tubing Pressure Downhole Temperature Vibration Current Leakage (cable to surface integrity)
有杆与无杆采油设备概述及对比.(优选)
有杆采油装备与无杆采油装备概述及对比人类有着1600年左右的石油开采历史，直到1848年俄国工程师F.N. Semyenov在巴库东北方的Aspheron半岛开采了第一口现代油井后，人类才步入了现代化的石油开采时代。
其中机械采油装备经过了一百多年的发展，逐渐形成了当今有杆采油装备和无杆采油装备两大体系。
据统计，全世界约有100万口左右的在产油井，其中使用有杆采油装备的约占到90%以上，这些有杆采油装备的驱动装置采用游梁式抽油机的约占到80%以上。
（兰石以往出口抽油机型全部为游梁式抽油机。
）一. 机械采油装备概述机械采油装备基本可归纳为两大类，有杆采油装备和无杆采油装备。
1.有杆采油设备：位于地面的动力设备通过一系列的机械传动带动抽油杆柱，再由抽油杆柱带动井下抽油泵活塞上、下往复运动或旋转运动，将井内原油抽至地面的采油设备。
可分为：1) 杆式抽油泵：检泵方便，但结构复杂，制造成本较高，在相同的油管直径下允许下入的泵径较管式泵要小，适用于下泵深度较大，产量较小的油井。
该泵地面驱动装置为游梁式或非游梁式抽油机。
2）管式抽油泵：结构简单，成本低，在相同油管直径下允许下入的泵径比杆式泵大，因而排量大。
但检泵时必须拆卸油管，修井工作量大，故适用于下泵深度不大，产量较高的井。
该泵地面驱动装置为游梁式或非游梁式抽油机。
3）地面驱动螺杆泵：能够输送高粘度、高含砂量的原油，适应高气油比、中等深度低产井原油的需要，工艺简单、管理方便、低生产成本、具有高举升性能。
但螺杆泵缺点为油井抽油杆易断脱、油管漏失、结蜡严重、螺杆泵定子脱落、磨损严重等故障频繁。
该泵的驱动装置为螺杆泵电机，安置在地面采油树上。
2.无杆采油设备：不用抽油杆柱传递能量，而是用电缆或高压液体传递能量的采油设备统称为无杆采油设备。
其中可细分为：1）电泵类：a.电动潜油离心泵：是一种井下工作的多级离心泵，排量大、操作简单、管理方便、在防蜡方面有一定作用。
在有些高凝油、稠油情况下还需要加装一套原油稀释系统，由稀释管线向井下油层注入稀释液。
试验成功无杆泵采油新工艺
2018年10月试验成功无杆泵采油新工艺李方涛1张进2田洪波3徐美香4（中国石油冀东油田公司南堡油田作业区，河北唐山063200）摘要：随着我国经济水平的大幅度提高，越来越多的人们关注着我国其他科研方面的成果，不再是只盯着区区经济发展，更多的是科研的成果，而采油新技术也就是无杆泵采油法得到了广大采油企业的大力推广，无杆泵采油成了新的采油方式。
而假若是用以前的采油方式，也就是采用常规有杆泵采油设备进行油田油井采油时，正是因为其采油方式的固定性，导致有杆泵采油套管磨损变形和井不够正等各方面的原因，这些都会直接引起杆管偏磨，导致采油时间延长有杆泵的杆磨损过多更换过勤，导致有杆不能稳定，间接使抽油杆从有杆泵中陀落、油管的抽油管道寿命变短、有杆泵的操作难度大使作业频繁等。
虽然在之前像过很多种办法，例如采用了比较常见的抽油杆之间变化为好几段的模式装配了扶正器、采用旋转管口的方法来抽油能够减小对井口的有偏磨损的方式，但是这些办法都没有从根本上解决油管和杆柱之间的偏磨问题。
所以根据科学家以及相关权威人士的不断探究实践分析，研发出无杆泵抽油技术，而无杆泵技术也是有区别的，在我国目前比较流行的无杆泵采油装置大体上可以分为两个板块，主要有首先是电力潜水泵和其次是通过水力来发电泵。
首先得电力潜水泵主要的作用是包含了该泵的大排量、程度的点高的特点，但是其适合于高程度的油井，但是其缺点是不利于于在许多中型或者小型的开采油田厂进行多个油井操作。
关键词：无杆泵；采油；油田油井；有杆泵；无杆泵新技术无杆泵的工作原理是通过水基动力的方式来操纵无杆抽油设备系统采用水的运动提供动力，其名称是动力液，而无杆泵抽油的整体系统是由地面控制的动力深入提供能量、动力设备通过管道传输需要提供的东西，例如动力控制阀和相关联的管道、而井下通过液力抽油系统等几部分共同组成，方便传送能量等东西。
地面动力设备通过利用液压泵的方式通过使用电动机的方式将机械能转换为液体的形式的压力能，分别通过不同的动力传输的方式上传到需要采集的油井下，无杆泵通过借助油井地下液力无杆泵抽油设备通过将液体压力的方式将能量转换为机械能，来直接驱动抽油泵运动。
第四章 无杆泵采油
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载第四章无杆泵采油地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容无杆泵采油一般将利用抽油杆柱上下往复运动进行驱动的抽油设备统称为有杆抽油设备（井数多规模大）；凡是不用抽油杆柱传递能量，而是利用电缆或高压液体传递能量的抽油设备统称为无杆抽油设备。
利用抽油杆柱旋转运动的井下螺杆泵装置虽然也有抽油杆，但习惯上将其列入无杆抽油设备。
本章主要介绍潜油电泵、螺杆泵、水力射流泵和水力活塞泵抽油装置、采油及工艺设计方法。
第一节潜油电泵采油潜油电泵(ESP，Electric Submersible Pump)全称电动潜油离心泵，简称电泵或电潜泵，是将电动机和多级离心泵一起下入油井液面以下的采油设备。
主要特点是排液量大、自动化程度高，目前广泛应用于非自喷高产井、高含水井和海上油田。
一、潜油电泵采油系统如图4-1所示，潜油电泵采油系统主要由电机、保护器、气液分离器、多级离心泵、电缆、接线盒、控制屏和变压器等部件组成。
除了上述基本部件外，还可选用一些附属部件，如单流阀、泄油阀、扶正器、井下压力测量仪表和变速驱动装置等。
该系统的工作原理是地面电源通过变压器、控制屏和电缆将电能输送给井下电机，带动多级离心泵叶轮旋转，将电能转换为机械能，把井液举升到地面。
图4-1 典型潜油电泵采油系统1. 潜油电泵系统部件1）电机电机用于驱动离心泵转动。
井下电机一般为两极三相鼠笼感应电机，工作原理与地面电机相同，在60Hz时的转速为3500rpm(r/min)，目前电机的功率范围为5.5-735kW，根据实际需要电机可以采用几级串联达到特定的功率。
电机内充满电机油，用于润滑和导热，运行电机产生的热量由电机油通过电机外壳传给井液，井液将热量带走冷却电机，因此电机必须安装在井液流过的地方。
无杆泵采油技术-文档资料
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螺杆泵采油系统
1—地面驱动部分； 2—井口装置； 3—电控箱； 4—油杆； 5—油杆扶正器； 6—油管扶正器； 7—油管； 8—转子； 9—定子； 10—定位销； 11—油管锚； 12—套管； 13—筛管； 14—油层
（1）减速箱 减速箱内有两个互相垂直啮合的伞形齿轮，一个装在大
——转子t 的螺距，m； =2
n ——转子的转mi速n，1
2．泵的容积效率（泵效）
Q 泵的容积效率 等于螺杆泵的实际排量 Q s与理论排量 之比。
=
Qs Q
t T =2
二、螺杆泵的性能参数
1．定子、转子间的过盈量
螺杆泵的单级扬程一般小于70m，单级最大工作 压差小于0.7MPa（设计为0.5MPa）。工作压差的 影响因素有结构参数、工作参数和转子、定子的
皮带轮上，另一个装在驱动轴上。减速箱的主要作用是传递 动力并实现一级减速，它将电机的动力由输入轴传递到输出 轴，输出轴连接光杆，由光杆通过抽油杆将动力传递到井下 螺杆泵转子。
（2）电机 电机是螺杆泵井的动力源，将电能转化为机械能。一般用防爆 型三相异步电机
（3）密封装置
密封装置有机械密封和静密封两种。机械密封分上置式和 下置式两种，上置式机械密封装置位于减速器上部，如图所 示；下置式位于减速器的下方。静密封位于机械密封的上端。 密封的主要作用是防止井液流出，起密封光杆的作用。
精品
无杆泵采油技术
螺杆泵采油技术
螺杆泵的特点是体积小、工作噪音低、 适用于原油粘度大、含砂高的油井。
一、螺杆泵的结构及工作原理
螺杆泵采油 按驱动方式分为井下电动潜油螺杆泵和 地面驱动井下螺杆泵； 按传递动力的方式将螺杆泵划分为有杆泵和无杆泵。
采油机械——无杆泵采油4-3其它采油装置(射流泵和单螺杆泵)
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。
井口
电动潜油单螺杆泵装置组成
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。
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
排出端移动。就这样，油液通过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
(二) 地面驱动螺杆泵结构及工作原理
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。
油 气 分 离 器
④
油管
③ ②
电 潜 单 螺 杆 泵 井 下 机 组
单螺杆泵 挠性轴节 上保护器 行星减速器 下保护器 潜油电机 套管
①
油层
采油工程第四章无杆泵采油
水力活塞泵系统主要由三部分组成：地面部分、井下部分 和连接地面井下的中间部分。 地面部分由地面动力液罐、三缸高压泵、控制管汇、井口控
制阀和井下泵组成，起着供给和处理动力液的作用;
井下部分是该系统的核心部件，由沉没泵、泵筒、固定阀三 个部分组成起着抽油的主要作用; 中间部分包括将动力液从地面部分送到井下机组的中心油 管，以及将抽取的原油和工作过的废动力液一起排 出地面的专门通道。
(3) 井下部分: 主要有多级 离心泵、油气分离器、潜 油电机和保护器。
系统工作过程
工作过程 地面电源 变压器 电机所需工作电压输入 控制屏 电缆 井下电机 离心泵旋转 分离器输入泵内
带动 把井液通过
由泵叶轮 使井液逐级增压油管 举升到地面
水转注到下部层位，适用于油田注水开发或 气井排水采气。这种系统是从油套管环形空 间吸入流体进泵，通过尾管排出到下部层位。 电机
保护器
吸入口 泵 排出口
该系统的安装方式与标准安装方式也不同，
泵和电机的位置也是颠倒的，从上到下依次 是电机、保护器、吸入口、泵、排出口。
二、 电流卡片分析
记录的电流与潜油电机的工作电流成线性关系， 它的变化情况能够反映潜油电机的运行状况。 按运行时间分，电流卡片有24 h和7 d两种规格。 对于新投产或作业的井，由于电泵运转状况还不 够稳定，需要随时监测，因此采用24 h的电流卡片。 当电泵机组运行状况稳定后，一般用7 d电流卡片。 用于分析的电流卡片，一般是指24 h电流卡片。
为避免由于电压波动 对电泵机组造成不利的影 响，应尽量间隔开这些负 载。
第四章 无杆泵采油讲解
第四章无杆泵采油一般将利用抽油杆柱上下往复运动进行驱动的抽油设备统称为有杆抽油设备（井数多规模大）；凡是不用抽油杆柱传递能量，而是利用电缆或高压液体传递能量的抽油设备统称为无杆抽油设备。
利用抽油杆柱旋转运动的井下螺杆泵装置虽然也有抽油杆，但习惯上将其列入无杆抽油设备。
本章主要介绍潜油电泵、螺杆泵、水力射流泵和水力活塞泵抽油装置、采油及工艺设计方法。
第一节潜油电泵采油潜油电泵(ESP，Electric Submersible Pump)全称电动潜油离心泵，简称电泵或电潜泵，是将电动机和多级离心泵一起下入油井液面以下的采油设备。
主要特点是排液量大、自动化程度高，目前广泛应用于非自喷高产井、高含水井和海上油田。
一、潜油电泵采油系统如图4-1所示，潜油电泵采油系统主要由电机、保护器、气液分离器、多级离心泵、电缆、接线盒、控制屏和变压器等部件组成。
除了上述基本部件外，还可选用一些附属部件，如单流阀、泄油阀、扶正器、井下压力测量仪表和变速驱动装置等。
该系统的工作原理是地面电源通过变压器、控制屏和电缆将电能输送给井下电机，带动多级离心泵叶轮旋转，将电能转换为机械能，把井液举升到地面。
图4-1 典型潜油电泵采油系统1. 潜油电泵系统部件1）电机电机用于驱动离心泵转动。
井下电机一般为两极三相鼠笼感应电机，工作原理与地面电机相同，在60Hz时的转速为3500rpm(r/min)，目前电机的功率范围为5.5-735kW，根据实际需要电机可以采用几级串联达到特定的功率。
电机内充满电机油，用于润滑和导热，运行电机产生的热量由电机油通过电机外壳传给井液，井液将热量带走冷却电机，因此电机必须安装在井液流过的地方。
2）保护器保护器主要用于将电机与井液隔开，平衡电机内压力和井筒压力。
保护器的作用是连接电机的驱动轴与泵轴，连接电机壳与泵壳；保护器的充油部分与容许压力下的井液连通时，保证电机驱动轴密封，防止井液进入电机；当电机运行时，电机内的润滑油因温度升高而膨胀，保护器内有足够的空间储存因膨胀而溢出的电机油，防止电机内压力上升过高，反之当油温下降收缩时，保护器内的油又补充给电机；保护器中的止推轴承用于承受泵轴重量和各种不平衡力；保护器外壳也作为电机油附加冷却面；可以罩住电机的止推轴承。
绪论
水 平 井 发 展 历 程
1950s：（50年代）前苏联就已经钻了43口水平井。因当时 社会体制强调进尺配额和指标远比效益最大化更重要 ，从 而这项技术被放弃，当然也是没有经济效益的。 1978：ESSO加拿大资源公司在阿尔伯塔省的冷湖钻成了一口 现代化的水平井，现场试验了热辅助的重力泄油的方法。 1979：阿克出于应用重力泄油钻成了水平井，应用水平井技 术很好地解决了直井开发过程中的水锥、气顶问题。 1979-1983：Eif在陆地钻成了三口水平井，这一成功促进了 Eif和阿吉普在海洋区域钻成了第一口水平井，其产量是同 类直井的20倍。 1986：在世界范围内仅钻了50口水平井，水平井的费用是同 区直井的1.4-2倍，并且在完井和增产措施方面受到限制。
水平井30口 。
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leg
lateral
口井中共钻 535 主分支（legs），钻 出100万英尺分支井 12 个分支(lateral)
主支井中最多达
地点：Galveston, Texas 公司：Larry Comeau and Curtis Cheatham Larry Precision Drilling
水 平 井 发 展 历 程
2007年9月，中国石化共完钻投产常规水平井、
侧钻水平井、分支水平井967口，占完钻井数的
3%；
2008年底中国石化共完成水平井1711口，占总
井数的4.2%,产量占总产量的9.02%, 已累计生产原 油2019万吨 ；
全世界: 全世界的水平井井数为45000口左右，主要分布在美国、
二、采油新技术简介
在二十世纪八十年代着手发展了以下关键技术：
1．针对稠油油藏的蒸汽吞吐技术；
2．大型酸压及水力压裂技术；
采油机械课件—无杆泵采油
机电工程学院
水力活塞泵
7.差动式单作用泵
1) 结构特点
2)工作原理 3)优缺点
图4—9差动式单作用泵 1-工作筒；2-沉没泵；3-液马达柱塞； 4-上换向槽；5-滑阀；6-下换向槽；7-泵端阀球； 8-抽油泵柱塞；9-固定阀
图4-3 水利活塞泵装置类型
机电工程学院
水力活塞泵
(2)根据井下泵液马达与抽油泵端的数目不同，又可
分为双液马达泵和双泵端泵。双液马达泵可增大扬程， 双泵端泵可增大排量。
最常用的有如下三种，即：开式循环单管封隔器投
入式水力活塞泵、闭式循环单管封隔器投入式水力活塞 泵、开式循环平行管柱投入式水力活塞泵。
机电工程学院
水力活塞泵
冲程长度的增加主要受到机组中高精度同心部件的结
力液处理费用高，计量困难。
机电工程学院
水力活塞泵
水力活塞泵一般按如下条件进行分类：
(1) 按系统井数分，有单井流程系统、多井集中泵站系统、大 型集中泵站系统。
(2) 按动力液循环分，主要有闭式循环方式、开式循环方式。 所谓开式循环或闭式循环是指在整个采油系统中乏动力液是否有 自己的独立通道。动力液经地面泵加压使井下泵工作后不与产出 液混合，而从特设的乏动力液独立通道排出，再通过地面泵反复 循环使用的，称为闭式循环。反之，称为开式循环。开式循环方 式设备简单，操作容易，但动力液处理费用较高；而闭式循环方 式设备复杂，操作麻烦，但动力液处理费用低。
水力活塞泵
2.长冲程不平衡式单作用泵
此类泵是在“基本型”基础上进行局部结构改变而 成。其结构特点是沉没泵中一个活塞直径变小，只有一 组吸入排出阀，设在小直径活塞一端，大直径活塞一端 的上端始终作用着泵排出压力。工作原理与“基本型” 相同。优点有液马达活塞直径比泵端活塞直径大，泵压 力比小(泵端活塞与液马达活塞的作用面积之比)，可显 著增加泵的举升能力，与“基本型”相比，在相同的井 口工作压力条件下，泵扬程可提高65%--124%。适应低液 面、产量小的油井。
采油第四章-无杆泵采油
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第一节 潜油电泵采油
二、井下多级离心泵工作特性 1.离心泵的特性
离心泵的特性：排量、压头、功率、效率与转速的关系
p 100p gf L
液柱压头与压力 ：
H
1)离心泵特性的理论分析 假设：叶片无限、充满、忽略摩阻
在稳定流动状态下，单位时间内流体流入和流出叶轮的动 量矩变化等于作用在流体上的外力矩
旋转式分离器
GLR<30％，效率>90％
对于气体含量很高的井，还须选用高 级气体处理装置。防止气锁，以提高泵 效。
chjm30@
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第一节 潜油电泵采油
4)电缆（Power cable）
作用：向井下电机供电
组成：由电缆卡子固定在油管上的动力电缆和带 电缆头的电机扁电缆组成。 类型：电缆主要包括圆电缆和扁电缆，扁电缆主 要用于电机或套管环形空间间隔较小的井。扁电缆
潜油电泵系统组成
电机、保护器、气液分离器、多级离心泵、电缆、
接线盒、控制屏和变压器
可选用附属部件：单流阀、泄油阀、扶正器、井下
压力测量仪表和变速驱动装置
chjm30@
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第一节 潜油电泵采油
中海油田服务有限公司
CNOOC SERVICES, Ltd.
E28井修井后生产管柱示意图
序号
又分大扁电缆和小扁电缆。 电缆电压降：如图4-2所示
chjm30@
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第一节 潜油电泵采油
图4-2 电缆电压降
chjm30@
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第一节 潜油电泵采油
5)控制屏（switchboard ）
控制井下电机的运行（自动控制启动和停机） 具有短路、过载、欠载保护功能，以及欠载延时
无杆泵采油
（ 4-3 ）
ƒ 电缆 终端 有与电机 插配 的 特 殊密封 接 头 — 电缆 头 ； „ 为 满 足 油井 对 机组 尺寸 的要 求 ， 潜油电缆一 般 采用 圆 型 和 扁 型 ， 扁型和扁型联接 在 一起的 复 合 结构； … 要能 适应 施 工 和 环 境 温 度 ，进行起下作 业 时 ，电缆 保护 套 层 不 破裂 。 2) 潜油电缆的性能要求 潜油电缆是电潜泵机组的一 个 重 要组 部分 。 根据 下泵 深 度 ，电缆的 长 度可 由 几百米 到 几千米 。电缆的 工 作介 质 是油、 气 、水三 相 混合 物 ，这 就 要 求 电缆的 护 套 绝缘材料 具 有 较 好 的 耐 油 性 和 较 高的 气密性 。电缆 长期工 作在 温 度 为 50～ 120℃ 、压力为 7 ～ 20MPa 的井液 中 ，在 冬季 电缆 野 外 施 工 ， 气 温最低达 零 下 30℃ 、 并 需 要 经 多 次 盘绕 收 放 ，这 就 要 求 电缆的 结构 紧凑 ， 护 套 层 有 足够 的 横 向密封性 ，在高 温 、高压下不 易 变 形 ，在 低温 下不 破裂 ， 材 质 应 满 足 井下 温 度 相应 的 热 老 化性 能要 求 ， 保 持 柔软 性 和 可 弯 曲性 。电缆 应 有 良 好 的 绝缘 性 能， 并 能 够 可 靠 地传递电机 所 需 要的电能。
Vo / w =
v w (1 − 2 β ) ρ ρ (1 − β )1 − 3 1 − b o − ( w − 1)b ρo ρw
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(4-1）
假 如原油是 连续 相 ，水是 分 散 相 ， 则
Vo / w =
v o (1 − 2 β )
式中
ρ (1 − β )1 − 3 1 − b 1 + ( w − 1)b ρo νo ， v w ——分 别为原油和水的 运 动 粘 度 ； ρo ， ρw ——分 别为原油和水的 密度 ；
4-1无杆泵采油
单流阀结构示意图 接头； 限制销； 1 —接头；2 —限制销； 接头 限制销 特制螺母； 球体； 3 —特制螺母；4 —球体； 特制螺母 球体 阀座； 5 —阀座；6 —密封圈 阀座 密封圈
采油工程 29
电动潜油离心泵
10)泄油阀 10)泄油阀
泄油阀应装在单流阀上方一根油 管处，它是一个剪切插销装置。 泄油阀的作用：
电潜泵举升方式的主要缺点： 电潜泵举升方式的主要缺点：
(1) 下入深度受电机功率、油套管直径、井筒高温等的限制； (2) 比较昂贵，初期投资高； (3) 作业费用高和停产时间过长； (4) 电机、电缆易出现故障； (5) 日常维护要求高。
采油工程 9
(一) 电动潜油离心泵型号及主要部件
1．电动潜油离心泵型号
类型：
• 电缆主要包括圆电缆和扁电缆，扁电缆主要用于电 电缆主要包括圆电缆和扁 机或套管环形空间间隔较小的井。扁电缆又分大扁 机或套管环形空间间隔较小的井。扁电缆又分大扁 电缆和小扁电缆。 电缆和小扁电缆。
采油工程 23
采油工程24
电缆的型号
QY P N M 3 - 3×16
芯线×截面 mm2 形状特征 外护层代号 内护层代号 绝缘代号 电缆代号
中间部分
由电缆和油管组成。 将电流从地面部分传送给井下部分，采用的是特殊 结构的电缆 (圆电缆和扁电缆)。在油井中利用钢 带将电缆和油管柱、泵、保护器外壳固定在一起。
采油工程 8
电动潜油离心泵
电潜泵举升方式的主要优点： 电潜泵举升方式的主要优点：
(1) 排量大； (2) 操作简单，管理方便； (3) 能够较好地运用于斜井与水平井以及海上采油； (4) 在防蜡方面有一定的作用。
采油工程 36
二、电动潜油离心泵的生产管理与分析
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⑶ 叶轮的三维模型图
⑷ 叶轮的加工实体图
3） 泵入口均化器设计
设计完成均化器的三维模型图
4） 泵座的三维设计模型
5） 泵头的三维设计模型
6）扶正套的三维设计模型
7） 花键套的三维设计模型
8）泵轴的三维设计模型 9） 大、小摩擦环的设计及加工模型
三、井下直线电机驱动抽油泵新技术
1. 该项技术的突出特点
1. 该项技术的突出特点
（3）此泵不仅成功的克服了井下多级离心 泵在较少的自由气含量条件下产生汽蚀（损 坏泵）、效率低、甚至排量中断等不利现象， 而且还具有短时内输送纯气的能力，无形中 起到了节能降耗的作用。尤其应用于海上油 田的开采，其设备的优越性和技术经济性更 加突出。
1. 该项技术的突出特点
对于电潜双螺杆泵增加了一个同步齿轮传 动,并将多级离心泵换为多级双螺杆泵。
其它部分相同。 电潜双螺杆泵装置系统简图如下图所示。
井口
四、电潜双螺杆泵新技术
④
③
对于电潜双螺杆
②
泵装置，其井下机
组的结构安装顺序
由下而上分别为：
潜油电机、万向
联轴节、同步齿轮、Βιβλιοθήκη ①保护器、多级双螺
杆泵。
油气分离器 电潜单螺杆泵井下机组
（4）由于是井下气液混抽，避免了天然 气放空造成的能源浪费和对环境的污染。 并免去了为进行天然气回收所需的地面压 气设备等辅助设施，减少了此项的投资和 管理等费用。
2. 系统装置组成
井下螺旋轴流式多相混抽泵系统 装置组成与电潜离心泵系统装置相似。 只要将电潜离心泵井下机组的多级离 心泵换成多级的螺旋轴流式泵即可。
（1）本项目是在流体机械新的理论和方法下产 生的一种新的井下驱动的气液多相混抽泵技术。 （2）它属于井下无杆采油装置范畴，它不仅具 有以往无杆采油装置的优点，而且具有在高效 率下抽送高含气量气液混合物的能力。
井下直线电机驱 动抽油泵新技术 装置结构示意图
井下核心部件动力驱动装置—直线电机工作原理
Y441封隔器 滑套开关 采出层 反向单流阀 Y341封隔器
注入层
井下油水分离同井注采管柱结构图
2.双级水力旋流分离器
圆柱段 大锥段 小锥段 尾管段
D0 Ds D Du
ｌ1
ｌ2
排
液
口
Di
进液口
ｌ3
ｌu
水力旋流分离器结构示意图
3.配套的特制倒置双流道电潜泵机组的研制
电泵密封连接头
倒置并联保护器
多级离心泵
Y441封隔器
滑套开关 Y341封隔器
单向阀 打压球座 筛管 丝堵
丢手前管柱示意图
丢手后管柱示意图
插入内外插管后管柱示意图
二、井下螺旋轴流式多相混抽泵
1. 该项技术的突出特点
（1）本项目是在流体机械新的理论和方法下产 生的一种新的井下驱动的气液多相混抽泵技术。 （2）它属于井下无杆采油装置范畴，它不仅具 有以往无杆采油装置的优点，而且具有在高效 率下抽送高含气量气液混合物的能力。
❖ 直线电机的原理并不复杂，设想把一台旋转运动的感应 电动机沿着半径的方向剖开，并且展平，这就成了一台直 线感应电动机。
在直线电机中，相当 于旋转电机定子的，叫初级；相 当于旋转电机转子的，叫次级。初级中通以交流，次级就 在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。这时初级要做得 很长，延伸到运动 所需要达到的位置，而次级则不需要那 么长。
井下部分由上而下又由动力电缆和油管、倒置双流道 电潜泵机组、井下双级串联式油水分离器、井下座封和配 流管柱等组成。
系统总成图
★井下进行油水分离
★同井既注又采,注入任意一层 ★双流道倒置电潜泵(单泵) ★地面油嘴调节注入量
油管 电缆
高压电缆接头 电泵保护器 电泵机组
三交叉流道 外插管 内插管 采出层
因此该项技术易于工程配套与工 艺技术衔接。
3.多级的螺旋轴流式泵
多级的螺旋轴流式泵也主要是 由增压单元（叶轮和导轮）、泵轴、 泵头、泵座和外壳等组成。
3.多级的螺旋轴流式泵
1）井下10级试验样机的整体装配三维模型图
2）井下螺旋式气液混输泵增压单元（叶、导轮）的设计
⑴ 导轮的三维模型图
⑵ 导轮的加工实体图
❖ 实际上，直线电机既可以把初级做得很长，也可以把次 级做得很长；既可以初级固定、次级移动，也可以次级固 定、初 级移动。
三 、井下直线电机驱动抽油 泵新技术
井 下 管 式 泵 结 构 示 意 图
三、井下直线电机驱动抽油 泵新技术
井 下 杆 式 泵 结 构 示 意 图
四、电潜双螺杆泵新技术
电潜双螺杆泵装置系统与电潜离心泵装置 系统类似，不同之处只是井下机组部分：
第
第
二
一
根
根
旁
旁
通
通
管
管
4、配套井下工艺管柱研制
21/2〃油管 51/2〃套管 丢手接头 Y441封隔器
第
第
二
一
根
根
旁
旁
通
通
管
管
丢手接头 Y441封隔器
第
第
二
一
根
根
旁
旁
通
通
管
管
滑套开关 Y341封隔器
单向阀 打压球座 筛管 丝堵
滑套开关
Y341封隔器 单向阀 打压球座 筛管 丝堵
油水分离器
外插管 内插管 丢手接头
介绍 内 容
一.井下油水分离同井采油注水新技术 二.井下螺旋轴流式多相混抽泵新技术 三.井下直线电机驱动抽油泵新技术 四.电潜双螺杆泵装置新技术 五.水力驱动单螺杆泵装置新技术
一、井下油水分离同井采油注水新技术
1、装置组成及流程
地面部分 地面部分与电潜泵机组相同，主要由井口装置、变压
器和控制柜等组成。 井下部分
注入层
双外壳电潜离心泵
双级水力旋流分离器 密封接头(丢手)
Y441封隔器 滑套开关 采出层 反向单流阀 Y341封隔器
注入层
井下油水分离同井注采管柱结构图
系统流程图
液流方向
产层液体 分离出的水 分离出来的油
油管 电缆
高压电缆接头 电泵保护器 电泵机组
采出层 注入层
双外壳电潜离心泵
双级水力旋流分离器 密封接头(丢手)
油管 双螺杆泵
保护器 同步齿轮 万向联轴节 潜油电机 套管
油层
四、电潜双螺杆泵新技术
双螺杆泵 核心部件：
一对同步转 动的阴阳螺 杆.
自平衡式结构设计方案
非自平衡集中止推式结构设计方案
非自平衡分散止推式结构设计方案
五、水力驱动单螺杆泵装置新技术
水力驱动式螺杆泵装置和水力活塞泵装置类似，主要 由三大部分组成：即井下部分、地面部分和联系地面和 井下的中间部分。 井下部分是水力驱动式螺杆泵装置的核心机组，它由 单螺杆液动机或单螺杆液马达、单螺杆泵、万向联轴器 等部件组成，起着抽吸原油的主要作用； 地面部分由地面动力泵、动力液处理和准备设备以及 各种阀件、管件等组成，起着为井下部分供给动力液和 准备动力液的作用； 中间部分是包括将动力液从地面部分送到井下部分的 中心油管以及将抽出的原油和工作过的废旧动力液一起 排回到地面的专门环行通道，该通道由外管和中心油管 形成的环行空间构成。