石油工程概論2012(6)

1、一、自噴井生成過(guò)程中，原油流至地面分離器一般要經(jīng)過(guò)四個(gè)流動(dòng)過(guò)程：一、自噴井生成過(guò)程中，原油流至地面分離器一般要經(jīng)過(guò)四個(gè)流動(dòng)過(guò)程： （1 1）從油層到井底的）從油層到井底的地下滲流地下滲流； （2 2）從井底到井口的）從井底到井口的垂直管流垂直管流； （3 3）經(jīng)油嘴流出井口的）經(jīng)油嘴流出井口的嘴流嘴流； （4 4）通過(guò)井口地面出油管線流至集油站分離器的）通過(guò)井口地面出油管線流至集油站分離器的水平管流水平管流。 二、多相垂直管流二、多相垂直管流 油井生產(chǎn)中油井生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的可能出現(xiàn)的流型自下而上依次為：流型自下而上依次為： 純油純油( (液液) )流、泡流、段塞流、環(huán)流和霧流。流、泡流、段塞流

2、、環(huán)流和霧流。 第四章第四章(1)復(fù)習(xí)提要復(fù)習(xí)提要 三、三、IPRIPR曲線，產(chǎn)油（液）指數(shù)曲線，產(chǎn)油（液）指數(shù) 1 1、表示產(chǎn)量與井底流壓關(guān)系的曲線；、表示產(chǎn)量與井底流壓關(guān)系的曲線； 2 2、單位生產(chǎn)壓差下的油井產(chǎn)油、單位生產(chǎn)壓差下的油井產(chǎn)油( (液液) )量。量。 復(fù)習(xí)提要復(fù)習(xí)提要 a a停產(chǎn)時(shí)；停產(chǎn)時(shí)；b b環(huán)形液面到達(dá)管鞋；環(huán)形液面到達(dá)管鞋；c c氣體進(jìn)入油管氣體進(jìn)入油管 氣舉啟動(dòng)壓力氣舉啟動(dòng)壓力: :當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的當(dāng)環(huán)形空間內(nèi)的 液面達(dá)到管鞋液面達(dá)到管鞋( (注氣點(diǎn)注氣點(diǎn)) )時(shí)的井時(shí)的井 口注入壓力。口注入壓力。 四、氣舉采油四、氣舉采油 依靠從地面注入井內(nèi)的高壓氣體與油層產(chǎn)出流體

3、在井筒中混合，依靠從地面注入井內(nèi)的高壓氣體與油層產(chǎn)出流體在井筒中混合，利用氣利用氣 體的膨脹使井筒中的混合液密度降低體的膨脹使井筒中的混合液密度降低，將流到井內(nèi)的，將流到井內(nèi)的原油原油舉升到地面。舉升到地面。 連續(xù)氣舉連續(xù)氣舉 間歇?dú)馀e間歇?dú)馀e 有桿泵、無(wú)桿泵采油有桿泵、無(wú)桿泵采油 第四章第四章(2) 一、抽油裝置一、抽油裝置 抽油機(jī)是有桿深井泵采油的主要地面設(shè)備，它將抽油機(jī)是有桿深井泵采油的主要地面設(shè)備，它將電能轉(zhuǎn)化電能轉(zhuǎn)化 為機(jī)械能為機(jī)械能，包括，包括游梁式抽油機(jī)游梁式抽油機(jī)和無(wú)游梁式抽油機(jī)兩種。和無(wú)游梁式抽油機(jī)兩種。 游梁游梁- -連桿連桿- -曲柄機(jī)構(gòu)曲柄機(jī)構(gòu) 減速箱減速箱 動(dòng)力設(shè)備動(dòng)

4、力設(shè)備 輔助裝置輔助裝置 游梁式抽油機(jī)組成游梁式抽油機(jī)組成 工作時(shí)，工作時(shí)，動(dòng)力設(shè)備動(dòng)力設(shè)備將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)減速箱通過(guò)減速箱傳遞給曲柄，帶傳遞給曲柄，帶 動(dòng)曲柄作低速旋轉(zhuǎn)；曲柄通過(guò)動(dòng)曲柄作低速旋轉(zhuǎn)；曲柄通過(guò)連桿連桿帶動(dòng)帶動(dòng)游梁游梁作上下擺動(dòng)；掛在作上下擺動(dòng)；掛在驢驢 頭頭上的上的懸繩器懸繩器通過(guò)通過(guò)抽油桿抽油桿帶動(dòng)井下帶動(dòng)井下深井泵深井泵作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把油作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把油 抽到地面。抽到地面。 工作原理工作原理 工作筒工作筒( (外筒和襯套外筒和襯套) ) 柱塞柱塞 游動(dòng)凡爾游動(dòng)凡爾 固定凡爾固定凡爾 主主 要要 組組 成成 抽油泵是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體壓能的設(shè)備。抽油泵是

5、將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體壓能的設(shè)備。 柱塞柱塞 游動(dòng)凡爾游動(dòng)凡爾 工作筒工作筒 固定凡爾固定凡爾 泵的類型 B-B-桿式泵桿式泵 A-A-管式泵管式泵 1 1油管；油管；2 2鎖緊卡；鎖緊卡；3 3柱塞；柱塞；4 4游動(dòng)凡爾；游動(dòng)凡爾；5 5工作筒；工作筒；6 6固定凡爾固定凡爾 按照抽油泵在油管中的固定方式可分為：按照抽油泵在油管中的固定方式可分為： 管式泵管式泵和和桿式泵桿式泵 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 工作筒在地面組裝好后接在油管工作筒在地面組裝好后接在油管 柱下端，隨油管一起下入井內(nèi)，柱下端，隨油管一起下入井內(nèi)， 然后投入固定凡爾，最后把柱塞然后投入固定凡爾，最后把柱塞 接在抽油桿柱下端下入泵筒內(nèi)。接在抽油

6、桿柱下端下入泵筒內(nèi)。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，在相同結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，在相同 油管直徑下，允許下入的泵徑較油管直徑下，允許下入的泵徑較 桿式泵大，因而排量大。桿式泵大，因而排量大。 檢泵時(shí)要起出全部油管，費(fèi)工費(fèi)檢泵時(shí)要起出全部油管，費(fèi)工費(fèi) 時(shí)，適用于下泵深度不很大、產(chǎn)時(shí)，適用于下泵深度不很大、產(chǎn) 量較高的的油井。量較高的的油井。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 把活塞、固定凡爾和工作筒組裝把活塞、固定凡爾和工作筒組裝 成一個(gè)整體，接在抽油桿柱的下成一個(gè)整體，接在抽油桿柱的下 端整體通過(guò)油管下入井內(nèi)端整體通過(guò)油管下入井內(nèi) 檢泵、提泵時(shí)不必起出油管，大檢泵、提泵時(shí)不必起出油管，大 大縮短了作業(yè)時(shí)間，同時(shí)沒(méi)有固大縮短了

7、作業(yè)時(shí)間，同時(shí)沒(méi)有固 定凡爾打撈裝置，余隙小，適用定凡爾打撈裝置，余隙小，適用 于含氣井。于含氣井。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，相同油管直結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，相同油管直 徑允許下入的泵徑小。徑允許下入的泵徑小。 泵內(nèi)壓力泵內(nèi)壓力( (吸入壓力吸入壓力) )低于沉沒(méi)壓力（低于沉沒(méi)壓力（油、套油、套 管環(huán)形空間液柱壓力管環(huán)形空間液柱壓力）。）。 二、泵的工作原理二、泵的工作原理 抽油桿柱帶著柱塞向上運(yùn)動(dòng)，柱塞上的游動(dòng)抽油桿柱帶著柱塞向上運(yùn)動(dòng)，柱塞上的游動(dòng) 凡爾受管內(nèi)液柱壓力而關(guān)閉。此時(shí)，泵內(nèi)壓力降凡爾受管內(nèi)液柱壓力而關(guān)閉。此時(shí)，泵內(nèi)壓力降 低，固定凡爾在油、套管環(huán)形空間液柱壓力與泵低，固定凡爾在油、套管環(huán)形

8、空間液柱壓力與泵 內(nèi)壓力之差的作用下被打開(kāi)，泵筒內(nèi)吸入液體。內(nèi)壓力之差的作用下被打開(kāi)，泵筒內(nèi)吸入液體。 抽油桿柱帶動(dòng)柱塞向下運(yùn)動(dòng)，固定凡爾在重力作用抽油桿柱帶動(dòng)柱塞向下運(yùn)動(dòng)，固定凡爾在重力作用 下關(guān)閉。泵內(nèi)壓力因液體壓縮而增高，當(dāng)泵內(nèi)壓力大于下關(guān)閉。泵內(nèi)壓力因液體壓縮而增高，當(dāng)泵內(nèi)壓力大于 柱塞以上液柱壓力時(shí)，游動(dòng)凡爾被頂開(kāi)。柱塞下部泵筒柱塞以上液柱壓力時(shí)，游動(dòng)凡爾被頂開(kāi)。柱塞下部泵筒 內(nèi)的液體通過(guò)游動(dòng)凡爾進(jìn)入柱塞上部的內(nèi)的液體通過(guò)游動(dòng)凡爾進(jìn)入柱塞上部的油管中油管中。 泵內(nèi)壓力高于柱塞以上的液柱壓力。泵內(nèi)壓力高于柱塞以上的液柱壓力。 柱塞上下抽汲一次為一個(gè)柱塞上下抽汲一次為一個(gè)沖程沖程，在一個(gè)

9、沖程內(nèi)完，在一個(gè)沖程內(nèi)完 成進(jìn)油與排油的過(guò)程。成進(jìn)油與排油的過(guò)程。 一分鐘內(nèi)完成的沖程次數(shù)叫一分鐘內(nèi)完成的沖程次數(shù)叫沖數(shù)沖數(shù)（沖次）（沖次） 在在內(nèi)，排出的液體體積：內(nèi)，排出的液體體積： SfV p SNfV pm 每分鐘的沖數(shù)為每分鐘的沖數(shù)為N N，則，則排量：排量： SNfQ pt 1440 泵的理論排量泵的理論排量 在實(shí)際生產(chǎn)中，由于在實(shí)際生產(chǎn)中，由于 各種因素影響，實(shí)際產(chǎn)量往往小于理論排量各種因素影響，實(shí)際產(chǎn)量往往小于理論排量。 t Q Q 例：已知某油井的抽油泵的直徑例：已知某油井的抽油泵的直徑0.075m，沖程，沖程3m，沖數(shù)，沖數(shù)15次次/分鐘，每天排分鐘，每天排 液量為液量為9

10、0m3，請(qǐng)計(jì)算該泵的泵效。，請(qǐng)計(jì)算該泵的泵效。 泵效計(jì)算公式：泵效計(jì)算公式：Q/Qt Q =1440fpSN 2 90 100%31.5% 0.075 1440 3.143 15 2 t Q Q Q泵的實(shí)際排量，泵的實(shí)際排量，m3； Qt泵的理論排量，泵的理論排量，m3； fp泵的橫截面積，泵的橫截面積，m2； S泵的沖程，泵的沖程，m； N泵的沖數(shù)，次泵的沖數(shù)，次/分鐘；分鐘； 液柱載荷交變作用液柱載荷交變作用 抽油桿柱變速運(yùn)動(dòng)抽油桿柱變速運(yùn)動(dòng) 抽油桿柱振動(dòng)抽油桿柱振動(dòng)抽油桿柱變形抽油桿柱變形 在上下沖程中由于活塞以上的液柱重量交替地作用于油管和抽油桿上，在上下沖程中由于活塞以上的液柱重量交

11、替地作用于油管和抽油桿上， 引起油管和抽油桿周期性地增載和減載，從而引起彈性伸縮。引起油管和抽油桿周期性地增載和減載，從而引起彈性伸縮。 表示泵的充滿程度，其值為泵內(nèi)吸入液體與活塞讓出體積之比：表示泵的充滿程度，其值為泵內(nèi)吸入液體與活塞讓出體積之比： p l V V p V l V 當(dāng)泵內(nèi)吸入氣液混合物后，氣體占據(jù)了柱塞讓出的部分空間，當(dāng)泵內(nèi)吸入氣液混合物后，氣體占據(jù)了柱塞讓出的部分空間， 或者當(dāng)泵的排量大于油層供油能力時(shí)，液體來(lái)不及進(jìn)入泵內(nèi)，都或者當(dāng)泵的排量大于油層供油能力時(shí)，液體來(lái)不及進(jìn)入泵內(nèi)，都 會(huì)使進(jìn)入泵內(nèi)的液量減小。會(huì)使進(jìn)入泵內(nèi)的液量減小。 (1)排出部分漏失（游動(dòng)凡爾、活塞襯套）排

12、出部分漏失（游動(dòng)凡爾、活塞襯套） (2)吸入部分漏失（吸入凡爾）吸入部分漏失（吸入凡爾） (3)其它部分漏失（油管絲扣、泵的連接部分、泄油器）其它部分漏失（油管絲扣、泵的連接部分、泄油器） 柱塞與襯套的間隙及閥和其它部件間的漏失都會(huì)使實(shí)際排柱塞與襯套的間隙及閥和其它部件間的漏失都會(huì)使實(shí)際排 量減小。量減小。 一般，在下泵后一定時(shí)期內(nèi)，漏失的影響是不大的，但當(dāng)一般，在下泵后一定時(shí)期內(nèi)，漏失的影響是不大的，但當(dāng) 液體有腐蝕性或含砂時(shí)，將會(huì)由于對(duì)泵的腐蝕和磨損，使漏失液體有腐蝕性或含砂時(shí)，將會(huì)由于對(duì)泵的腐蝕和磨損，使漏失 迅速增加。迅速增加。 1 1、選擇合理的工作方式、選擇合理的工作方式 2 2、

13、確定合理沉沒(méi)度。、確定合理沉沒(méi)度。 3 3、改善泵的結(jié)構(gòu)，提高泵的抗磨、抗腐蝕性能。、改善泵的結(jié)構(gòu)，提高泵的抗磨、抗腐蝕性能。 4 4、使用油管錨減少?zèng)_程損失、使用油管錨減少?zèng)_程損失 5 5、合理利用氣體能量及減少氣體影響、合理利用氣體能量及減少氣體影響 SNfV pm 潛油電機(jī) 保護(hù)器 分離器 多級(jí)離心泵 潛油電纜 井下機(jī)組部分井下機(jī)組部分 變壓器 控制屏 接線盒 地面控制部分地面控制部分 泄油閥 單流閥 電力傳電力傳 輸部分輸部分 電電 潛潛 泵泵 采采 油油 系系 統(tǒng)統(tǒng) 示示 意意 圖圖 電潛泵電潛泵 電潛泵它是將電動(dòng)機(jī)和泵一起下入油井內(nèi)液電潛泵它是將電動(dòng)機(jī)和泵一起下入油井內(nèi)液 面以下進(jìn)

14、行抽油的井下采油設(shè)備。地面電源通過(guò)面以下進(jìn)行抽油的井下采油設(shè)備。地面電源通過(guò) 變壓器、控制屏和潛油電纜將電能輸送給井下潛變壓器、控制屏和潛油電纜將電能輸送給井下潛 油電機(jī)，使電機(jī)帶動(dòng)多級(jí)離心泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)油電機(jī)，使電機(jī)帶動(dòng)多級(jí)離心泵旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn) 換為機(jī)械能，把油井中的井液舉升到地面。換為機(jī)械能，把油井中的井液舉升到地面。 電潛泵電潛泵 電潛泵舉升方式的主要優(yōu)點(diǎn)：電潛泵舉升方式的主要優(yōu)點(diǎn)： (1) 排量大；排量大； (2) 操作簡(jiǎn)單，管理方便；操作簡(jiǎn)單，管理方便； (3) 能夠較好地運(yùn)用于斜井、水平井以及海上采油；能夠較好地運(yùn)用于斜井、水平井以及海上采油； (4) 在防蠟方面有一定的作用。在防蠟方面有一定的作用。 電潛泵舉升方式的主要缺點(diǎn)：電潛泵舉升方式的主要缺點(diǎn)： (1) 下入深度受電機(jī)功率、油套管直徑、井筒高溫等的限制；下入深度受電機(jī)功率、油套管直徑、井筒高溫等的限制； (2) 比較昂貴，初期投資高；比較昂貴，初期