特种抽油泵分析解析

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特点： （1）柱塞上的出油阀为一倒装的锥形阀，锥形阀体与抽油杆刚性连接， 所以此阀的开启不是靠压差，而是依靠抽油杆上下机械移动来完成。 （2）泵筒出油阀为一正装的锥形阀，锥形阀中心开一小孔，与阀杆滑 动配合。 （3）柱塞较短，一般为0.5m左右，上段为硬柱塞，下段为软柱塞，提 高了密封性能，增加了与泵筒的摩擦力。 上冲程时，抽油杆提升，使柱塞出油阀关闭，并带动柱塞上行，此时下 腔室压力下降，当其压力低于泵的入口压力时，进油阀打开进油，与此 同时，上腔室压力上升，如果井液油气比大，油气虽被压缩但压力增加 小，此时常规泵往往打不开柱塞出油阀而发生“气锁”。由于此泵在阀 杆上设计有推块和放气孔，当柱塞接近下死点和换向上升一小段距离时， 均能让柱塞出油阀上下腔连通，提前将上腔室的气体排至油管中，从而 有效地避免了“气锁”的发生。 下冲程时，抽油杆柱下行，它不受油气比大的影响，首先将柱塞出油阀 打开，使上下腔室连通。当下行15㎜后，推动柱塞下行，这样，下腔 室的油、气很容易就进入了上腔室，当在柱塞接近下死点和柱塞离开下 死点的一段时间内，放气孔又将柱塞出油阀的上下腔连通，完成排气， 保证上冲程时将柱塞出油阀及时打开。
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一．抽稠泵
1、流线型管式抽油泵
• 主要是采用设计特点是扩大或改变流道形状，减少 对稠油的局部阻力。 • 其结构与管式泵相比，有如下特点： • A.只在柱塞总成的上出油罩内安装出油阀球与座， 其阀球直径比同规格抽油泵的要小一个等级，这样 就扩大了油流通过阀罩的流道面积，减少了油流阻 力； • B.阀座的内孔做成圆锥形，减少对油流的阻力；采 用母螺纹柱塞，流道面积比公螺纹柱塞面积大，将 柱塞下端的孔口做成圆锥形，减少了局部阻力；采 用流线形大通道固定阀，与可打捞式的固定阀相比， 提高了流通能力。
内容提要
简 介 一、抽稠泵
二、防砂泵 三、防气泵
四、其它特殊用途的抽油泵
简介
• 有杆抽油泵按泵筒的结构又可分为：整筒泵和组合泵两大类 • 整筒泵的泵筒是由一个整体的无缝钢管加工而成。 • 组合泵的外筒内装有多节衬套组成的泵筒。 • 注：整筒泵有许多优点，是国内外抽油泵的发展方向。 • 有杆泵按用途可分为：常规（标准）抽油泵和特种抽油泵两大类。 • 标准抽油泵：符合抽油泵标准设计和制造的抽油泵。 • 特种抽油泵：是为了适应各类油井复杂开采条件，而设计的各种特 种抽油泵。
三．防气抽油泵
3、环形阀抽油泵
• 3、环形阀抽油泵它是在常规抽油泵的基础上进
行改造而成的。首先，取消上出油阀，在泵的出 口处装一环形阀，其次，在环形阀中间固定一摩 擦环，以增加环形阀与拉杆之间的摩擦力。 • 上冲程时，环形阀在拉杆摩擦力的带动下，及时 打开，出油阀在油管液柱压力作用下关闭，上泵 腔排油。与此同时，下泵腔体积增大，压力下降， 进油阀打开进油。下冲程时，在油气比大的油井 中，常规抽油泵往往因进油阀上面的压力低于油 管液柱压力，使出油阀打不开，而此时，环形阀 在拉杆摩擦力作用下及时关闭，并承受油管液柱 压力，使环形阀以下泵腔处于低压，出油阀由于 柱塞上面泵体积增大，压力降低而迅速打开进油。
三．防气抽油泵
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常规抽油泵在油气比大的油井中使用，油液充满程度 差，泵效低，还往往出现“气锁”，使抽油泵无法正常工 作，更有危害的是在这种油井中抽油常发生“液面冲击”， 加速了抽油杆柱、阀杆、阀罩、泵阀、油管等井下设备的 损坏，为此，人们专门设计了适合在油气比大的油井使用 的抽油泵。
三．防气抽油泵
四．其它特殊用途的抽油泵
3、斜井抽油泵
• 3、斜井抽油泵为使抽油泵能在斜井中正常工作， 它采用具有导向筋的阀罩限制了阀球升降时的摆 动幅度，合理的解决了泵以较大倾角安装时阀球 关闭滞后问题，将泵下接头下部油管进口堵死， 使原油从大筛管入泵，气体由套管放出，排出了 气体上升减慢问题的出现。增加外管，提高泵体 的刚度，从而减少了泵筒的变形，让柱塞运动自 如。可在泵挂点斜度达25°左右的斜井中使用。
四．其它特殊用途的抽油泵
四．其它特殊用途的抽油泵 2、整筒过桥抽油泵
• 整筒过桥抽油泵与常规泵相比，它增加了环形阀总成、过桥 接头、过桥管及油管锚总成，除泵的上部与油管相连接外， 下部还通过油管锚将泵锚固在套管上，大大增加了油管和泵 筒的刚度。下冲程时，在阀杆下行摩擦力的带动下环形阀关 闭，泵上面的液柱重量通过环形阀过桥接头、过桥管、油管 锚作用在套管上，这时的油管弹性伸长比常规泵要小得多， 与此同时，由于环形阀及时关闭，柱塞和环形阀之间的空间 不再受上部液柱压力的作用，压力较低，使进油阀能迅速打 开，从而可提高泵的充满系数。上冲程时，由于液柱压力， 初始阶段环形阀没有及时打开，所以抽油杆载荷没有立即被 加上，这使抽油杆换向时产生的惯性力与液柱对油杆作用力 与液柱对抽油杆作用力不在同一时刻发生，减少了抽油杆弹 性伸长。同时，油管因载荷降低所产生的弹性收缩也比常规 泵小得多。这种泵可在3000m的泵挂深度下有效地工作。
• 特殊用途有杆抽油泵为满足抽油井复杂开采条件（如稠油、高含砂、油气比 大、斜井等）对抽油泵的专门要求，近几年，国内外研制出一些具有特殊用 途的抽油泵。
一．抽稠泵：
• 稠油的粘度很高，阻力很大，用常规抽油泵无法 使抽吸过程顺利进行，为此设计以下几种专门开采稠油 的抽油泵。 1、流线型管式抽油泵 2、液力反馈抽稠油泵 3、双向进油抽稠油泵 4、环流抽稠油泵 5、VR－S抽稠油泵
一．抽稠泵
2、液力反馈抽稠油泵
• 液力反馈抽稠油泵由两台不同泵径的抽油泵串联而成，中心管 将上下柱塞连为一体。 • 泵的进、出油阀均装在柱塞上，当驴头作下冲程时，柱塞 下行，上柱塞与上泵筒的环形腔A体积减小，压力增大。A腔的 原油通过孔b将进油阀关闭，油管内液柱压力通过进油阀加在柱 塞上，强迫柱塞克服稠油的阻力下行，驴头作上冲程时，柱塞 上行，A腔增大，压力减小，进油阀打开，出油阀被油管内液柱 压力关闭，井下原油经孔b流入A腔。 • 设计特点: • (1)是采用大小柱塞形成A腔和只在大小柱塞上装进出油阀，以达 到在下冲程时进油阀关闭，实现液力反馈的目的。 • (2)泵泵筒上没有阀，因此井下可不装泄油器，还可不动泵筒、 油管进行井下测试和对稠油层注入热采蒸汽。
1、两级压缩抽油泵
• 两级压缩抽油泵这种泵活塞由细长的上柱 塞与直径较大的下柱塞串连起来，将泵筒 分成上下两个工作腔，下工作腔比上工作 腔的环形面积大得多。上出油阀和中出油 阀，下出油阀和进油阀分别构成这两个工 作腔的进出油阀，泵由底部固定装置固定。
三．防气抽油泵
2、机械启闭阀抽油泵
• 机械启闭阀抽油泵这种泵与常规抽油泵比较其结构上有以下几个
二．防砂泵
1、三管抽油泵
三管抽油泵这种泵属于底部固定杆式抽油泵， 适宜用于含砂严重的油井，对于新投产的井 和加砂压裂后初次抽油的井尤为适用。 为保持一定的泵效，三管泵的冲次一般比常 规泵要高。随泵挂的加深，三个泵筒也应相 应加长，以增加密封长度。
二．防砂泵
2、防砂卡抽油泵
• 防砂卡抽油泵这种泵抽吸过程中，排出到泵 上部的井液把大部分较小的颗粒的砂带到地 面，而较大的颗粒砂在下沉过程中，被滑阀 遮挡，不能落回泵筒，而是通过外套与泵筒 间的环形通道沉到泵下面的沉砂管内，若因 故停抽，滑阀使泵筒上端关闭，泵上方油管 内井液中的砂粒，也通过环形通道下沉到沉 砂管内，所以这种抽油泵能在抽汲和停抽均 能有效地防止砂卡和砂埋的一种抽油泵。
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一．抽稠泵
5、VR－S抽稠油泵
• VR－S抽稠油泵这种泵的设计特点是 依靠机械力的作用迫使锥形阀开启， 解决了在抽吸稠油时，阀球不能及时 开启，与阀座不能形成可靠密封和球 在阀罩中阻止稠油流动的一系列问题。 由于不是依靠压差开启锥形阀，所以 能较好的解决热采转抽的蒸汽锁和一 般气锁问题，极大的提高了抽油泵的 容积效率，另外，锥形阀的倒装，连 接器与柱塞头的刮砂作用，也使这种 泵在含砂较多的稠油井能正常使用。
四．其它特殊用途的抽油泵
4、螺杆抽油泵
• • • • 螺杆抽油泵其基本结构型式分为单筒式和串联式。 按驱动方式可分为地面驱动和井下驱动两类。 注：目前广泛采用的是地面驱动螺杆泵。 结构：地面驱动螺杆泵抽油装置主要由驱动系统、联接器、抽油杆 及井下抽油装置组成。 • 工作原理：螺杆泵是一种螺旋式空腔累进泵，地面动力通过抽油杆 驱动转子在定子之中转动，转子与定子啮合，形成一系列被定子与 转子之间的接触线所密封的腔室，随着转子的转动，泵入口处不断 形成的敞开室在沉没压力作用下依次被井液充满，并逐渐成为密封 腔向泵排出端移动，将井液排出。 • 特点：结构简单，占地面积小，利于海上平台和丛式井组采油。它 只有一个运动件（转子）不会出现常规抽油泵那样的阀卡、气锁、 蜡卡等现象，适合稠油井和出砂井应用。它无脉动排油特征，泵内 无阀件和复杂的流道。水力损失小。在相同举升参数下，螺杆泵系 统效率为有杆泵的1.7倍，能量消耗小。泵的实际扬程受液体粘度影 响大，粘度上升，泵的扬程下降较大。且应用过程中的工艺较复杂。
四．其它特殊用途的抽油泵 1、大排量双作用抽油泵
• 大排量双作用抽油泵这种泵在一个往复冲程 中可完成两次汲油和两次排油的过程，因而 比泵径和工作参数完全相同的抽油泵大幅度 的提高了产液量，适用于油层压力高，油井 供液相当充足，以至较大的常规泵也满足不 了排液量的要求时，可采用大排量双作用泵。 但由于下冲程时有排油过程，杆柱下行阻力 较大，不宜在原油粘度过大而出砂的油井中 使用。
一．抽稠泵
3、双向进油抽稠油泵
• 双向进油抽稠油泵：这种泵与普通管式泵相比，在泵筒中部 开有进油孔，柱塞为整体超长结构。 • 柱塞上行时，其底部压力降低，进油阀打开，出油阀在油管 内液柱压力作用下关闭，当长柱塞上行程超过泵筒中部开有 的进油孔b时，进油阀关闭，套管中的液体在沉没压力作用 下从泵筒中部进油孔进入泵筒，一方面对泵筒进油孔下部泵 筒没充满的空间进行补充，另一方面将泵筒进油孔下部泵筒 空间的气体排出，柱塞下行时，只要柱塞表面将泵筒进油孔 密封，柱塞出油阀即打开，泵筒进油孔下部的液体从柱塞内 孔排至油管。 • 对稠油井、含气井使用双向泵虽然损失一部分有效冲程，但 与常规泵相比泵效还是得到大幅度提高，其原因是泵筒中部 开进油孔，改善了进油状况，提高了泵筒开孔下部的泵筒内 腔的充满程度。该泵采用在泵筒上开孔，完成二次进油及排 气功能外，还可不动油管柱对稠油井进行蒸汽吞吐，只要把 超长柱塞提至油管中即可对稠油层实施蒸汽吞吐工艺。因为， 油管和套管通过泵筒上的二次进油孔相互连通。由于泵筒上 开有二次进油孔，因此井下可不装泄油器。降低油井修井费 用。
一．抽稠泵 4、环流抽稠油泵
• 环流抽稠油泵这种泵结构原理与液力反馈泵相 似，也是由两台不同泵径抽油泵串联而成。 • 特点：是在液力反馈泵的基础上增加了环流阀 总成，增大了流道面积。缩短了井下原油进入 A腔的路程，减少了液流阻力，既保留了液力 反馈泵的优点，又提高了泵的充满系数。更宜 于抽吸稠油。 • 井下可不装泄油器，还能不动管柱只要将活塞 总成提出，就能进行井下测试和对稠油层实施 蒸汽吞吐工艺。但因增加了环流阀总成，使得 泵的外形尺寸增大，只能适用Φ177.8mm及以 上套管的稠油井。