石油钻采机械 任务四 无杆泵抽油设备 无杆泵抽油—水力活塞泵.ppt

水力活塞泵 水力活塞泵概述 水力活塞泵作为无杆泵抽油设备中的一种，是依靠高压液体传递能量，根据液体能等值传递压力的原理（帕斯卡定律），将地面动力泵提供的压力能通过油管传递给井下泵机组的液动机（液马达和换向机构）；通过力的放大，压强的放大和差动原理，液马达驱动抽油泵产生往复运动，抽油泵的活塞产生举升力，把井下的液体泵出地面，达到连续抽油的目的。 水力活塞泵的分类： （1）按动力液循环方式分为开式循环和闭式循环。 （2）按水力活塞泵在油井中的按装方式不同，可分为插入固定式、套管固定式、平行管投入式和套管投入式四类。 优势特点 水力活塞泵的井下泵有单作用和双作用两种，地面泵都用高压柱塞泵。循环有两种：①开式循环。单管结构，以低粘度原油为动力液，既能减少管道摩擦阻力，又可降低抽出油的粘度，并与采出液混在一起采出地面。②闭式循环。用轻油或水为动力液,用水时要增添润滑剂和防腐剂,自行循环不与产出的液体相混，工作过程中只需作少量的补充。水力活塞泵可以单井运转，也可以建泵组集中管理，排量适应范围宽，从每日几十到上千立方米等，适用于深井、高扬程井、稠油井、斜井。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。  优势特点： 井下泵泵效高； 扬程高、泵挂深度和产量的适应范围比较大，在直径126mm套管内使用，可达30-500m3/d； 液力起下泵方便，2-3人1-2小时就可完成起下泵操作； 对于斜井、弯曲井等有较好的适应性； 动力液可添加破乳剂、降粘剂等，系统可加热，方便实现高粘、高凝油伴热开采； 井口装置简单，适合于海上平台和丛式井以及地理环境恶劣地区。 一、水力活塞泵装置的组成和工作流程 1、 系统组成 （1）井下部分是水力活塞泵的主要机组，它由液动机、水力活塞泵和滑阀控制机构三个部件组成，起着抽油的主要作用； （2）地面部分由地面动力泵、各种控制阀及动力液处理设备等组成，起着供给和处理动力液的作用； （3）中间部分有中心动力油管以及供原油和工作过的乏动力液一起返回到地面的专门通道。 2、工作流程： 分离出的气体排走，油则流回储罐。一部分油送到选油站，另一部分油滤清后再进入地面动力泵，作为动力液再使用。 一、水力活塞泵井下机组成和工作原理 1.差动式单作用水力活塞泵的工作原理 原理图见9—2。 （1）下冲程如下图（ a） 主控换向滑阀位于下死点。这时，高压动力液从中心油管经过通道a进入液动机的下缸，作用在活塞的环形端面上；同时，高压动力液经过通道b进入腔室c，再由通道d进入液动机上缸，作用在活塞上端面上。由于活塞上、下两端作用面积不同而产生压差，使液动机带动泵柱塞向下运动，并压缩地层液推开游动阀球，进入抽油泵柱塞的上端，吸入地层液，此时抽油泵固定阀关闭。（活塞杆实际上是一个辅助控制滑阀，在杆身的上、下部开有控制槽e和f。）当活塞杆接近下死点时，上部控制槽e沟通了主控换向滑阀（向上移）上、下端的腔室c和g，使高压动力液由控制槽e进入主控换向滑阀的下端腔室g。由于主控换向滑阀下端面的面积大于上端面的面积，在高压动力液作用下便产生压差，使主控滑阀推向上死点，从而完成下冲程。 d h 高压动力液通过中心管后的流道 下冲程 上冲程 水力活塞泵柱塞 (2) 上冲程 如图(b)，主控换向滑阀位于上死点。高压动力液从中心油管经过通道a进入液动机下缸。由于主控换向滑阀堵塞了通道b，使高压动力液不能进入液动机的上缸。由于在液动机上、下缸的压差作用下（下端为高压液体），液动机活塞带动水力活塞泵的柱塞向上运动，此时游动阀关闭。液动机上缸中工作过的乏动力液通过通道d、主控换向滑阀中部的环形空间h和抽取的原油混合后举升到地面。当活塞杆接近上死点时，下部控制槽f使主控换向滑阀的下腔室和抽取的原油相沟通，主控换向滑阀便被推向下死点，而液动机重新开始转入下冲程，上冲程便结束。 d h 高压动力液 h 2.水力活塞泵的安装方式 水力活塞泵的安装方式可分为插入固定式、套管固定式、平行管投入式和套管投入式四种基本类型。 （1）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，动力液从动力油管送入井下机组，原油和乏动力液从动力油管和套管的环形空间返回地面，属于单管柱开式循环，所有的自由气必须经水力活塞泵井下机组导出。 另一固定式安装，但多了一层动力油管，属于同心双管柱闭式循环，自由气都从油管和套管的环形空间导出。对于固定式安装，检泵时，要起出全部油管柱。 油动力液比水动力液性能好，但不