有杆与无杆采油设备概述及对比

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。该泵驱动装置是电机，与泵成一体结构，由电缆给电机供电。

b.电动潜油螺杆泵：具有地面螺杆泵的优点和工作范围，又避免了地面驱动螺杆泵的缺点，驱动电机与泵为一体，下放至井下，由电缆给电机供电。

c.电动潜油往复泵：由直线电机驱动柱塞往复运动，从而将原油提升至地面。优点与有杆系统的管式抽油泵相同。驱动电机与泵为一体，下放至井下，由电缆给电机供电。

以上三种电动潜油泵有着共同的缺点，即电机均在井下，下泵深度受电机功率、油套管直径、井筒高温等限制，工作环境非常恶劣（高温、强腐蚀），设备比较昂贵、初期投资高，作业费用高、电机电缆易出现故障、日常维护要求高。电机工作电压等级达到了1140V，地面变配电设备投资较高。

2）水力泵类：

a.水利活塞泵：由地面动力泵将动力液增压后经油管或专用通道泵入井下，驱动马达做上下往复运动，来帮助井下柱塞泵抽油。对高气油比、出砂、高凝油、含蜡、稠油、深井、斜井及水平井具有较强的适应性。优点是可任意调节排量，起下泵可不起油管，操作和管理方便。泵效率可达85%以上。缺点是地面要多建一条高压管线,动力液要处理,增加了建井和管理成本。

b.水力射流泵：是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油层并将原油带出地面。射流泵没有运动部件，结构紧凑，泵排量范围大，对定向井、水平井和海上丛式井的举升有良好的适应性。缺点是射流泵的效率远低于容积式泵的效率，地面要多建一条高压管线,动力液要处理,增加了建井和管理成本。

3.其他采油设备：近些年出现了一种新型智能提捞式抽油机。该设备由地面智能抽油主机、柔性抽油杆、无缝对接油管、井下抽油器组成。地面智能主机系统由电动滚筒及智能控制系统构成，柔性抽油杆为特殊封装工艺的复合钢丝绳，井下抽油器为软柱塞式结构，配备液位测量传感器。实际工作过程中，油管作为泵筒，地面主机将电机动力通过滚筒、钢丝绳传递给软柱塞，使其在油管内进行往复运动，将井底液体提升至井口直接进入集输流程。地面控制系统可

以根据井况随时设定井下抽吸深度距离及上下工作界面，通过液位传感器自动判断液面情况，满足工作条件即完成一次抽吸，否则不动作，克服了传统抽油机供液不足情况下“空抽”难题，节能效果明显，有效提高油井提高采收率。该设备适用于供液能力差、产量低、能耗高、设备负载率低的低产油井。因此设备刚出现不久，还没有发现投放市场使用，所以这种设备的稳定性还待实际使用过程的检验。

二. 机械采油设备优缺点分析

经过前文所述各种设备的适用范围和优缺点，经过分析比较可以看出：

1.有杆采油装备：优点是适用范围广，井深井浅、稠油稀油均可正常工作，运行可靠，维护费用较低，地面驱动设备多为抽油机，运行稳定，停机检修频率低，维护成本低，电力和油井自产天然气均可作为抽油机的动力能源。能可靠建设成无人值守油井，稳定产出原油。仅需定期巡检即可。缺点是地面驱动装置比较庞大，钢材消耗量大，能源利用率较低。

2.无杆采油装备：优点是电泵和水力泵的产量大，缺点是电泵均安置在井下，工作环境恶劣，运行故障率高，线缆容易受损，停机检修频率高，地面高压供电设备成本较高。水力泵产出液含水高，且地面高压动力液的产出设备建设投资和维护管理费用高，设备定期巡检频率高。

经过广大油田开发者一百多年的生产实践产生了一个基本统一的观念，就是有杆系统和游梁式抽油机的组合工作运行稳定、产出原油稳定、人工成本低廉、无需过多操心，所以才有了全世界近90%的采油装备为有杆采油这个现实。