采油工程——水力活塞泵采油

第四章无杆泵采油

提纲

第二节水力活塞泵采油

一、水力活塞泵装置的组成和分类

(一) 动力液系统及动力液

1．动力液系统

一般按如下方式进行分类：

(1) 按系统管理的井数分：有单井系统和中心站多井系统。

(2) 按动力液排出方式分：有开式动力液和闭式动力液循环系统。

①开式动力液系统

②闭式动力液系统

(3) 按动力液流动方向分，有正循环和反循环系统。

①正循环系统是将动力液从装泵的油管注入；

②反循环系统是动力液从未装泵的流动通道注入；在射流泵中应用较多。

2．动力液

(二) 井下泵装置类型

1．插入固定式

水力活塞泵井下机组随动力油管从油管中下人井底。

2．套管固定式

水力活塞泵井下机组随动力油管下入井底，并固定在一个套管封隔器上。固定式泵装置是将井下泵固定在油管底部，随油管一起下人井中。

3．平行管自由 (投入) 式

4．套管自由式

上述四种类型都属于开式动力液系统，特点是排出的废动力液与原油混合上升至地面。

二、水力活塞泵井下机组工作原理

(一) 水力活塞泵的结构

(1) 泵

(2) 液马达

（二）水力活塞泵的工作原理

1．水力活塞泵系统的工作原理

2．液马达的工作原理

3．泵的工作原理

4．水力活塞泵的气锁

三、水力活塞泵的起下操作

(一) 下泵操作规程

1．下泵前的准备

2．投泵操作

(二) 起泵操作规程

四、水力活塞泵使用范围及故障分析

(一) 水力活塞泵使用范围

1．深井和超深井的开采

2．定向井的开采

3．小井眼油井的开采

4．稠油的开采

5．多蜡井的开采

(二) 水力活塞泵抽油井故障分析

实测数据偏离理论数据，就要分析原因，排除故障，以保证正常工作。

教案：第二节水力活塞泵采油

水力活塞泵是一种液压传动的无杆抽油设备，适用于高气油比、出砂、高凝油、含蜡、稠油、深井、斜井及水平井。

一、水力活塞泵装置的组成和分类

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。

典型水力活塞泵采油系统

1—动力液罐；2—三缸高压泵；3—控制管汇；4—井口控制阀；5—井下泵

(一) 动力液系统及动力液

1．动力液系统

动力液系统有多种类型，不同系统的地面流程和设备及处理能力不同，选择时要考虑现有设备、场地和投资等因素。一般按如下方式进行分类：

(1) 按系统管理的井数分：有单井系统和中心站多井系统。

(2) 按动力液排出方式分：有开式动力液和闭式动力液循环系统。

①开式动力液系统

②闭式动力液系统

(3) 按动力液流动方向分，有正循环和反循环系统。

①正循环系统是将动力液从装泵的油管注入；

②反循环系统是动力液从未装泵的流动通道注入；在射流泵中应用较多。

2．动力液

一般采用油或水作动力液。用相对密度为0.825～0.876的原油作动力液，杂质含量在15mg/L以下，油的润滑性较好，地面柱塞油泵的维护较少；用水作动力液，要求杂质粒径小于15μm，含盐的质量分数小于1.2％，水对环境污染小，安全性好，但水一般不具备润滑性，易产生腐蚀，粘度低，使井下泵更易漏失。

(二) 井下泵装置类型

水力活塞泵井下机组在井中的安装型式有两种基本类型：固定安装和自由安装。

固定安装又分为固定插入式和固定套管式两种；而自由安装也分为平行管自由式和套管自由式两种，如图所示。

常用的井下泵装置

1．插入固定式

水力活塞泵井下机组随动力油管从油管中下人井底。

2．套管固定式

水力活塞泵井下机组随动力油管下入井底，并固定在一个套管封隔器上。固定式泵装置是将井下泵固定在油管底部，随油管一起下人井中。

目前，这种装置已不常用，基本被自由式泵装置取代。

3．平行管自由 (投入) 式

包括两个平行管柱。水力活塞井下机组从大直径管柱中循环至井底，并在一个固定阀座上形成密封，上部的密封也进人油管内壁的一个专用环箍处。

动力液从大直径管柱中进入井下机组的液动机，而原油和废动

力液从小直径管柱中排到地面。自由气从套管中导出。

4．套管自由式

只需一条管柱下到一个套管封隔器上。水力活塞泵井下机组从管柱中循环至井底并在一个固定阀座上形成密封，上部的密封也进入油管内壁的一个专用环箍处。

自由式泵装置是在油管下部装一个泵的井下总成，它由一个密封泵座和多个密封腔组成，通过改变动力液的流向，可以自由地把井下泵下人井底采油或起出地面换泵维修。

多数自由式泵装置采用动力液正循环系统。

套管式装置用于开式动力液系统中，它采用由封隔器密封的油管和油套管环形空间作为流动通道。

平行式装置在开式动力液系统中是采用两根平行油管完井，对闭式动力液系统还要一根动力液排出管，气体可以从油管和套管之间的环形通道排出。

上述四种类型都属于开式动力液系统，它的特点是排出的废动力液与原油混合上升至地面。

不同的安装型式对水力活塞泵的工作参数（排量) 影响很大。在同一直径油层套管的油井中，采用平行管自由式方案的排量最小。当油井产量低于l00m3/d时，采用自由式安装较合理，而当油井产量大于l00m3/d或更多时，采用固定式较合理。

二、水力活塞泵井下机组工作原理

(一) 水力活塞泵的结构

井下水力活塞泵由液马达和泵通过空心活塞杆相连组成，液马达和泵可以有一个或多个。

(1) 泵

单作用泵仅在上冲程或下冲程时向地面排液，双作用泵在上冲程和下冲程都向地面排。