成理工采油工程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

《采油工程》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)一兩相垂直管流實(shí)驗(yàn)氣舉井及絕大多數(shù)自噴井的油管中流動(dòng)的都是油—?dú)饣蛴汀獨(dú)狻嗷旌衔?。?duì)采油來說，油、氣、水混合物在油管中的流動(dòng)規(guī)律——多相垂直管流理論是研究自噴井、氣舉井生產(chǎn)規(guī)律的基本理論。在許多情況下，油井生產(chǎn)系統(tǒng)的總壓降大部分是用來克服混合物在油管中流動(dòng)時(shí)的重力和摩擦損失。它不僅關(guān)系到油井能否自噴，而且決定著用自噴和氣舉方法可能獲得的最大產(chǎn)量。為了掌握油井生產(chǎn)規(guī)律及合理地控制和調(diào)節(jié)油井工作方式，必須熟悉氣—液混合物在油管中的流動(dòng)規(guī)律。在油氣田開發(fā)過程中，為了充分利用天然資源和取得好的經(jīng)濟(jì)效果，或者要進(jìn)行油氣田動(dòng)態(tài)分析，擬訂油氣田的增產(chǎn)及提高油氣田采收率，高速度、高水平地開發(fā)油氣就必須深入細(xì)致地研究地層—油管—油嘴生產(chǎn)銜接與協(xié)調(diào)，研究多相流在井筒中的流態(tài)變化。使生產(chǎn)井的工作制度同地層變化了的情況協(xié)調(diào)起來，只有通過各個(gè)生產(chǎn)井的各種變化并把它們綜合起來進(jìn)行分析，才能為整個(gè)油氣田動(dòng)態(tài)分析提供準(zhǔn)確的資料和依據(jù)，并對(duì)各個(gè)注采井提出有效的工藝措施，不斷完善開發(fā)方案，改善油氣田開發(fā)效果。該實(shí)驗(yàn)就是研究氣、液兩相在垂直井筒中的流態(tài)變化及觀察模擬井筒氣體膨脹能參與舉升液體的現(xiàn)象，抓住觀察到的現(xiàn)象綜合分析，并對(duì)所作的氣量與液量的關(guān)系曲線作出解釋。一、實(shí)驗(yàn)原理在多相垂直管流中，沿井筒自下而上隨著壓力不斷降低，氣體則不斷從液體中分離出來，以及壓力降低氣相體積流量逐漸變大。隨著液氣流沿井筒上升，壓力逐漸降低氣體隨之膨脹，不斷釋放出氣體彈性膨脹能量，該能量要參與舉升液體，膨脹能的大小與氣量多少、壓力變化范圍有關(guān)。該實(shí)驗(yàn)是研究液氣兩相在模擬垂直井筒中的流動(dòng)變化。也是利用氣體膨脹能量來舉升液體的實(shí)驗(yàn)，它依靠?jī)煞N作用：一種是氣體作用于液體上，垂直地頂推液體上升；另一種是靠氣體與液體之間的摩擦作用，氣體攜帶液體上升。其能量來源除壓能外，氣體膨脹能是個(gè)很重要的方面。因在管徑不變的油管中，舉升一定的油量，則單位管長(zhǎng)上所消耗的總壓頭，是隨著氣量的不同而變化的，而只有在某一氣量下，舉升一定氣量的液體所必須消耗的壓頭最小。該實(shí)驗(yàn)是以Φ32的有機(jī)玻璃管來模擬實(shí)際油管，并采用恒位水箱保持井筒靜水壓頭不變，也就是在一定直徑的垂直管中保持靜水壓頭不變，利用氣體的膨脹能來舉升液體。由于壓頭不變，所以管鞋壓力P1=C（常數(shù)），其氣舉垂直管的管口壓力P2=1at。因此，氣舉管壓差為P1-P2=C，既保持位常數(shù)。換言之，氣舉管所具有的舉液能量是一個(gè)常數(shù)。因此，v/q不同，混合物的流態(tài)是變化的。這里所講的流態(tài)，即氣液兩相在垂直管中的流動(dòng)結(jié)構(gòu)或者說是流動(dòng)形態(tài)，是指氣液兩相流動(dòng)過程中其分布狀態(tài)。在液體延井筒流動(dòng)的過程中，壓力隨之逐漸降低，氣體從液體中分離出來的數(shù)量愈來愈多，其體積愈來愈大，隨著氣體和流速的增加，垂直井筒中可能出現(xiàn)多種流態(tài)。最常見的一種流態(tài)劃分有：純液流、泡流、段塞流、環(huán)流（又稱過渡流）、霧流。（見圖1—1所示）1、純液流當(dāng)井口壓力Pwh大于飽和壓力Pb時(shí)，液體沿井筒上升到井口是靠井底壓力（即靜水壓頭）的作用，此時(shí)只有純液體在管內(nèi)流動(dòng)。見圖1—1（a）。但事實(shí)上，一般油井井口壓力Pwh都是小于飽和壓力Pb的。2、泡流一般情況下，當(dāng)井底壓力Pwf稍低于飽和壓力Pb，或者當(dāng)井底壓力Pwf高于飽和壓力Pb，而在井筒內(nèi)壓力低于飽和壓力的斷面上，連續(xù)的液體相中包含分散的氣泡（即自由氣），但由于氣量并不多，而且又是處于高壓下，所以多半是以氣泡狀存在液相中，由于氣體比液體輕得多，氣泡所占垂直管斷面的比值也很小，流速也不大，所以氣泡很容易從液體中滑脫而過。因此，滑脫損失比較大，因流速不大，故摩擦阻力小。見圖1—1（b）。3、段塞流混合物繼續(xù)上升，壓力逐漸下降，氣體進(jìn)一步膨脹小氣泡合并成大氣泡直到能占據(jù)整個(gè)垂直管斷面時(shí)，垂直管中將形成一段液體一段氣的段柱狀結(jié)構(gòu)，這時(shí)氣體托著液體上升，氣體的膨脹作用能得到很好的發(fā)揮，對(duì)液相有很大的舉升力。這種流態(tài)是自噴井中的主要流動(dòng)結(jié)構(gòu)。但是這種氣柱只能象一個(gè)漏活塞一樣，一邊采油，一邊油還要漏下來，不可能將其上面的液體全部舉出去，這也是滑脫損失，但比泡流小得多。摩擦損失因流速增大面增加，見圖1—1（c）。4、環(huán)流(又稱過渡流)混合物沿井筒繼續(xù)上升，隨著壓力的降低，氣量再度增加并不斷膨脹，氣體的柱塞不斷加長(zhǎng)，逐漸從井筒中央突破，形成中心為連續(xù)氣流，而四周管壁為環(huán)狀液流。此時(shí)，氣流上升的速度增大，氣體靠它與液體之間的摩擦攜帶著液體上升。在該流態(tài)時(shí)，氣體攜帶液體的能力仍很高，滑脫損失降低，摩擦損失因流速上升而增大。見圖1—1（d）。5、霧狀流當(dāng)壓力再度下降，氣量繼續(xù)增加。中心氣柱將完全占據(jù)井筒斷面，此時(shí)液流以極細(xì)的液滴分散于氣柱中，即氣相為連續(xù)相，而液相為分散相，氣體的膨脹能表現(xiàn)為以很高的流速將液體攜帶到地面。見圖1—1（e）。這種流態(tài)時(shí)，摩擦損失很大，滑脫損失因二者相對(duì)速度不大而較小。應(yīng)當(dāng)指出的是，上述五種流態(tài)，不一定在每口自噴井都會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，而且在一口井中，井筒壓力變化、油井工作制度改變都會(huì)使其流態(tài)發(fā)生變化。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、觀察垂直管內(nèi)氣、液兩相流態(tài)。2、測(cè)定在不同氣量下的產(chǎn)液量和觀察每一試驗(yàn)點(diǎn)的流態(tài)。3、按流態(tài)界限數(shù)判別流態(tài)，并與實(shí)際觀察到的流態(tài)比較。4、在進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，繪制液體體積流量與氣體體積流量的關(guān)系曲線(Q—V曲線)，并確定始噴點(diǎn)、停噴點(diǎn)，最高效率點(diǎn)和最大產(chǎn)量點(diǎn)。三、實(shí)驗(yàn)裝置及流程實(shí)驗(yàn)裝置如圖1—2所示，即氣液兩相垂直管流態(tài)演示儀。水箱供水至井筒某一恒定位置，打開氣源開關(guān)，通過轉(zhuǎn)子流量計(jì)與壓力表計(jì)量。開啟供氣電磁閥給井筒供氣，利用氣體彈性膨脹能將掖體舉升出井口，再通過測(cè)液箱計(jì)量液體體積并從計(jì)時(shí)器上計(jì)錄下定體積的時(shí)間。通過數(shù)據(jù)處理，即可得到一定氣量下的產(chǎn)出液量。四、實(shí)驗(yàn)操作步驟1、開啟空氣壓縮機(jī)以產(chǎn)生工作氣源，調(diào)節(jié)壓力設(shè)定選鈕，使氣源壓力為一定值(MPa)；2、打開儀器面板上的電源開關(guān)，打開水箱供水開關(guān)和供液開關(guān)，此時(shí)將向恒位水箱和模擬井筒供水。恒位水箱供水由裝置自動(dòng)控制，打開水箱供水開關(guān)后便可將水位維持在恒定位置。3、將流量調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到初始位置，然后順時(shí)針旋轉(zhuǎn)1~2圈，待水位上升到標(biāo)定高度后打開供氣開關(guān)，此時(shí)可通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)旋鈕控制氣體流量（逆時(shí)針為減小，順時(shí)針為增大）來觀察模擬井筒內(nèi)的流態(tài)變化。4、當(dāng)對(duì)產(chǎn)液進(jìn)行定量分析時(shí)，打開測(cè)量開關(guān)，此時(shí)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，測(cè)液水箱進(jìn)水，記錄流量計(jì)讀數(shù)。待計(jì)時(shí)器時(shí)間停止計(jì)時(shí)后，關(guān)閉測(cè)量開關(guān)，記錄計(jì)時(shí)器讀數(shù)。5、調(diào)節(jié)氣量，待氣液相相對(duì)穩(wěn)定后重復(fù)步驟4。結(jié)束實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先關(guān)閉空氣壓縮機(jī)，水箱供水開關(guān)和供液開關(guān)，打開放空開關(guān)。待氣液放完后，關(guān)閉供氣開關(guān)，關(guān)閉電源，結(jié)束實(shí)驗(yàn)。五、注意事項(xiàng)：1、嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)則，未經(jīng)教師允許不得隨便開啟各開關(guān)、儀器按鈕，不得任意旋轉(zhuǎn)儀器上的旋鈕。2、實(shí)驗(yàn)前一定要弄清楚實(shí)驗(yàn)流程及其儀器、儀表、設(shè)備的功用；檢查儀器設(shè)備的開關(guān)、旋鈕的位置是否符合要求。嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)操作部驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。3、試驗(yàn)過程中，調(diào)節(jié)氣量一定要有小到大逐漸慢開啟控制閥，不得突然增大，以防損壞流量計(jì)和造成事故。4、計(jì)時(shí)器停止計(jì)數(shù)后，必須立即關(guān)閉供氣電磁閥，打開測(cè)液箱排液電磁閥，以防測(cè)液箱液體溢出。5、電磁閥電路皆為220V交流電，控制臺(tái)后禁止站立和來往。6、穩(wěn)壓電源電壓只能最大選用12V檔，不得超過該值，以免燒壞儀器和造成其他事故。7、實(shí)驗(yàn)中，如發(fā)生什么故障，應(yīng)立即關(guān)掉電源和供氣閥等，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下排除故障。兩相垂直管流實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、態(tài)判別數(shù)據(jù)表實(shí)驗(yàn)?zāi)坑^流態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)判別流態(tài)QwQgQTVgD(L)B(L)S(L)m

2、Q—V曲線數(shù)據(jù)表測(cè)次原始數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)備注時(shí)間T標(biāo)準(zhǔn)注氣流量V′壓力讀數(shù)出水體積W標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣量V水流量Q

(S)(m3/h)(KPa)(升)(m3/s)(m3/s)

3、流態(tài)定量判別數(shù)據(jù)處理公式流態(tài)型態(tài)界限泡流段塞流過渡流霧流備注附注公式：泡流界限：段塞流界限：霧流界限：上式中：——水的體積流量，m3/s——總的流速，m3/s——管子截面面積，m2——水的表面張力（取0.0074kg/m）——重力加速度，（取9.81m/s2）——水的重度，(取1000kg/m3)——管子直徑，（取0.032m）

實(shí)驗(yàn)二抽油機(jī)模型實(shí)驗(yàn)在油田開發(fā)過程中，有些油田由于地層能量逐漸下降，到一定時(shí)期地層能量就不能使油井維持自噴，有些油田則因?yàn)樵嫉貙幽芰康突蛴统硪婚_始就不能自噴。油并不能保持自噴時(shí)，或雖能自噴但產(chǎn)量過低時(shí)，就必須借助機(jī)械的能量進(jìn)行采油。雖然隨著采油工藝技術(shù)的發(fā)展，適合于深井、大產(chǎn)量和較復(fù)雜條件的水力活塞泵及電動(dòng)潛油泵的比例逐漸增加，但目前在機(jī)械采油中占絕對(duì)多數(shù)的還是游梁式深井泵裝置。抽油機(jī)是有桿深井泵采油的主要地面設(shè)備。游梁式抽油機(jī)按結(jié)構(gòu)可分為：普通式和前置式。兩者的主要組成部分相同，只是游梁和連桿的連接位置不同。普通式多采用機(jī)械平衡，前置式多采用氣動(dòng)平衡，且多為重型長(zhǎng)沖程抽油機(jī)。每類抽油機(jī)中可以有不同的型號(hào)，但基本結(jié)構(gòu)大同小異。圖(2—1)所示為游梁式抽油裝置工作示意圖。用油管6把深井泵的泵筒2下到井內(nèi)液面以下，在泵筒下部裝有只能向上打開的吸入凡爾(固定凡爾)1。用直徑16～25厘米的抽油桿柱5把活塞3從油管內(nèi)下入泵筒?；钊涎b有只能向上打開的排出凡爾(游動(dòng)凡爾)4。最上面與抽油桿相聯(lián)接的稱光桿，它穿過三通8和盤根盒9懸掛在驢頭10上。借助于抽油機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)13和12的作用，把動(dòng)力機(jī)14(電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī))的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，用抽油桿柱來帶動(dòng)深井泵的活塞進(jìn)行抽油。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠瘟菏匠橛蜋C(jī)主要由游梁—連桿—曲柄機(jī)構(gòu)、減速箱、動(dòng)力設(shè)備和輔助裝置等四大部分組成。工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過皮帶和減速箱傳給曲柄軸，帶動(dòng)曲柄作低速旋轉(zhuǎn)。曲柄通過連桿經(jīng)橫梁帶動(dòng)游梁作上下擺動(dòng)。掛在驢頭上的懸繩器便帶動(dòng)抽油桿柱作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。1、清抽油機(jī)游梁—連桿—曲柄機(jī)構(gòu)、減速箱、動(dòng)力設(shè)備和輔助裝置等的結(jié)構(gòu)及工作原理；2、掌握抽油設(shè)備的主要部件的結(jié)構(gòu)及作用和工作原理；3、掌握抽油機(jī)型式及基本參數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)原理電動(dòng)機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過皮帶輪和減速箱減速、傳遞給曲柄軸，帶動(dòng)曲柄做低速旋轉(zhuǎn)、通過曲柄、連桿經(jīng)橫梁帶動(dòng)游梁做上下擺動(dòng)，掛在游梁驢頭上的懸繩器帶動(dòng)抽油桿做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。按原第一機(jī)械工業(yè)部制定的標(biāo)準(zhǔn)，游梁式抽油機(jī)的型式和基本參數(shù)如表2—1所列。表2—1.游梁式抽油機(jī)的型式和基本參數(shù)基本參數(shù)懸點(diǎn)最大載荷(104牛)光桿最大沖程長(zhǎng)度(米)減速箱曲柄軸最大允許扭矩(牛.米)每分鐘最大沖數(shù)(次/分)基本型CYJ2-0.6-2.5YCYJ3-1.2-7FCYJ5-1.8-18FCYJ7-2.1-26FCYJ10-2.7-48B(Q)CYJ12-3.3-70B(Q)CYJ16-4-100B(Q)23571012160.61.21.82.12.73.3425070018002600480070001000015151212121212變型CYJ5-2.7-26FCYJ8-3-48B(Q)582.732600480012型號(hào)說明：三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、了解抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理；2、支架—游梁—連桿—曲柄組成四連桿機(jī)構(gòu)及工作原理；3、抽油機(jī)主要部件有：減速箱及皮帶輪、電動(dòng)機(jī)、驢頭及懸繩器、平衡裝置及抽油機(jī)底座臺(tái)架等，各部件的結(jié)構(gòu)及工作原理。四、實(shí)驗(yàn)裝置及流程圖2—2是普通式抽油機(jī)，主要部件有：1剎車裝置，2動(dòng)力機(jī)，3減速箱皮帶輪，4減速箱，5輸入軸，6平衡重，7支架，8曲柄，9連桿，10游梁，11驢頭，12懸繩器，13底座。圖2—3是前置式抽油機(jī)，主要部件有：1驢頭，2游梁，3支架，4連桿，5曲柄，6曲柄平衡重氣，7減速箱，8底座，9動(dòng)力機(jī)，10支座，11平衡空氣包。五、注意事項(xiàng)1、啟動(dòng)抽油機(jī)前，必須確定無人觸及抽油機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件和無任何卡阻時(shí)方可啟動(dòng)。2、在抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，嚴(yán)禁扳動(dòng)剎車和用手觸摸轉(zhuǎn)動(dòng)部件，以防造成事故。3、嚴(yán)禁在抽油機(jī)臺(tái)架上做記錄，以防危險(xiǎn)。抽油機(jī)模型實(shí)驗(yàn)報(bào)告在對(duì)抽油機(jī)的型式和基本參數(shù)做深入了解的基礎(chǔ)上，做出：1、游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖2、寫出下面型式的抽油機(jī)所代表的含義CYJ5-1.8-18F

實(shí)驗(yàn)三深井泵結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)機(jī)械采油中占絕大多數(shù)的是游梁式抽油機(jī)－深井泵裝置，世界各國(guó)的油井有８０％～９０％是用深井泵開采的，深井泵分為無桿泵和有桿泵兩大類。有桿泵又分為桿式泵和管式泵兩種，無桿泵有水力活塞泵、電動(dòng)潛油泵、渦輪泵、射流泵等。按是否用抽油桿來傳遞動(dòng)力，將深井泵采油分為兩大類：1、有桿泵采油是由以“三抽”設(shè)備（抽油機(jī)、抽油桿和抽油泵）為主的有桿抽油系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。用地面動(dòng)力通過減速機(jī)構(gòu)使抽油機(jī)驢頭上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并借助抽油桿帶動(dòng)深井泵活塞上下運(yùn)動(dòng)，將井內(nèi)液體抽出地面。最具代表的是游梁式抽油機(jī)－深井泵裝置。2、無桿泵采油不借助于抽油桿來傳遞動(dòng)力的抽油設(shè)備所進(jìn)行的采油統(tǒng)稱無桿泵采油。如水力活塞泵、電動(dòng)潛油泵、射流泵和振動(dòng)泵等等。隨著采油工藝技術(shù)的發(fā)展，適合于深井大產(chǎn)量和較復(fù)雜條件的水力活塞泵及電動(dòng)潛油泵的使用比例逐漸增加。下表比較清楚列出深井泵采油的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：①設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，操作、管理方便；②采油工作制度穩(wěn)定；③適應(yīng)面廣，產(chǎn)量從１t/d~300t/d或更多的井，井深從淺井到中淺井（深度達(dá)到３０００m的井都可運(yùn)用。缺點(diǎn)：①地面設(shè)備體積龐大、笨重；②在深井和超深井、斜井和方向井中應(yīng)用受到一定限制。一、實(shí)習(xí)目的1、弄清有桿泵（管式泵、桿式泵）及無桿泵（水力活塞泵）各部件的名稱及作用。2、了解各種泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和適用范圍。3、掌握各種泵的原理。二、實(shí)習(xí)內(nèi)容1、觀察剖開的實(shí)驗(yàn)泵，了解各部件的名稱及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。2、折裝桿式泵，弄清各部件的裝配關(guān)系及作用。3、繪制管式泵、桿式泵的結(jié)構(gòu)示意圖。具體的：（1）有桿泵：（包括管式泵和桿式泵）上沖程，抽油桿柱帶動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，活塞上的游動(dòng)幾爾受油管內(nèi)液體壓力作用而關(guān)閉，泵腔內(nèi)壓力降低，固定凡爾在環(huán)形空間液柱壓力作用下被頂開，液體被吸入泵腔。下沖程，抽油桿柱帶動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，固定凡爾關(guān)閉，泵腔內(nèi)壓力增高到大于活塞以上液柱壓力時(shí)，游動(dòng)凡爾被頂開，活塞下部的液體通過游動(dòng)凡爾進(jìn)入活塞內(nèi)部。管式泵包括：1油管接頭、2抽油桿、3開口凡爾罩、4凡爾球、5凡爾座、6活塞、7泵筒、8開口凡爾罩、9凡爾球、10凡爾座襯管、11襯套。如圖3—1所示。桿式泵的結(jié)構(gòu)：1油管接頭、2抽油桿、3開口凡爾罩、4凡爾球、5凡爾座、6活塞、7外工作筒、8內(nèi)工作筒、9襯套、10開口凡爾罩、11凡爾球、12凡爾座、13下接頭。如圖3—2所示。管式泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，在相同油管直徑下允許下入的泵徑較桿式泵大，因而排量大。由于是把外筒和襯套在地面組裝好后接在油管下部先下入井內(nèi)，然后抽象入固定凡爾，最后把活寒接在抽油桿柱下端下入泵筒內(nèi)。所以檢泵進(jìn)必須起出抽油管，修井工作量大。適用于下泵深度不大，產(chǎn)量較高的油井。桿式泵整個(gè)泵（不包括外工作筒）在地面組裝好后，接在同油桿柱的下端，整體通過油管下入井內(nèi)，由預(yù)先裝在油管預(yù)定深度上的卡簧固定在油管上。檢泵時(shí)不需要起油管。所以，桿式泵檢泵方便。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，在相同油管直徑下允許下入的泵徑比管式泵小。故桿式泵適用于下泵深度大、產(chǎn)量小的油井。（2）無桿泵：隨著海上石油工業(yè)的發(fā)展，定向井增多，油層深度的增加，深井泵的弱點(diǎn)也就暴露得更加明顯，首先是它的效率低，其次是設(shè)備笨重，鋼材用量大，在開采深度超過一定值時(shí)（1500米），在實(shí)際上就不能用了。由此，發(fā)展了作機(jī)械傳動(dòng)的抽油泵（無桿泵）。如水力活塞泵、電動(dòng)潛油泵、射流泵等。深井泵結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、桿式泵結(jié)構(gòu)示意圖（附各部件名稱）2、管式泵結(jié)構(gòu)示意圖（附各部件名稱）

實(shí)驗(yàn)四泵抽水實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、弄清抽油設(shè)備的整個(gè)工作過程及深井泵工作時(shí)固定凡爾和游動(dòng)凡爾的工作狀況。2、測(cè)定無氣體和有氣體影響時(shí)的深井泵的泵效。3、通過實(shí)驗(yàn)分析深井泵采油中存在的問題。二、實(shí)驗(yàn)原理將抽油機(jī)和抽油泵的工作同時(shí)觀察。1、抽油機(jī)工作原理：電動(dòng)機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過皮帶輪和減速箱減速、傳遞給曲柄軸，帶動(dòng)曲柄做低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。通過曲柄、連桿經(jīng)橫梁帶動(dòng)游梁做上下擺動(dòng)，掛在游梁驢頭上曲懸繩器便帶動(dòng)抽油桿柱做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)活塞做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。2、抽油泵工作原理：活塞上沖程：抽油泵活塞向上運(yùn)動(dòng)，活塞上的游動(dòng)凡爾(排出凡爾)受活塞以上油管內(nèi)液柱壓力作用而關(guān)閉；與此同時(shí)，泵腔內(nèi)體積增加，壓力下降，固定凡爾(吸入凡爾)在油管—套管環(huán)形空間液柱壓力(沉沒壓力)的作用下被頂開，液體被吸入泵腔內(nèi)?；钊聸_程：抽油泵活塞向下運(yùn)動(dòng)，泵腔內(nèi)體積變小，泵腔內(nèi)液體壓力增高，固定凡爾關(guān)閉，當(dāng)泵腔內(nèi)液體壓力大于活塞以上液柱壓力時(shí)，游動(dòng)凡爾被頂開，泵腔內(nèi)液體通過游動(dòng)凡爾轉(zhuǎn)移到活塞上部。由于活塞不斷地上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，游動(dòng)凡爾和固定凡爾交替開關(guān)，從油層流到井底液體便不斷的被吸入泵腔內(nèi)，又從泵腔內(nèi)轉(zhuǎn)移到活塞以上油管中，是油管內(nèi)的液面上升到井口，經(jīng)三通流至出油管線中。3、泵的理論排量、實(shí)際排量和泵效：⑴.泵的理論排量：式中：Qt——泵的理論排量，cm3/S；fp——活塞橫截面積，cm2；Sp——活塞沖程，cm；n——沖數(shù)，次/min。⑵.泵的實(shí)際排量：式中：Q——泵的實(shí)際排量，cm3/S；V——泵在一定時(shí)間內(nèi)排出的液體體積，cm3；t——泵排出一定體積液體所需的時(shí)間，S。⑶.泵效：在油井生產(chǎn)過程中，泵的實(shí)際排量與理論排量的比值。即：泵效愈高，說明泵的工作實(shí)效愈高。所以泵效是衡量深井泵的工作好壞和油井管理水平的一個(gè)指標(biāo)，為了提高抽油井的產(chǎn)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，通過油井管理提高泵效是一項(xiàng)重要的方法。影響泵效的因素很多，主要影響因素有三個(gè)：抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮變形；氣體和泵充滿情況的影響；漏失的影響。4、泵的充滿系數(shù)指活塞上行時(shí)，新吸入泵腔內(nèi)的純液體體積與活塞上行時(shí)所讓出的空間體積的比值。泵的充滿系數(shù)用β表示：即：式中：——活塞上行所讓出的體積；——上沖程吸入泵腔內(nèi)純液體的體積。充滿系數(shù)β表示了泵在工作過程中被液體充滿的程度。β愈高，則泵效愈高。泵的充滿系數(shù)β與泵內(nèi)油氣比和泵的結(jié)構(gòu)有關(guān)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、了解抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理；2、掌握抽油泵的結(jié)構(gòu)和工作原理；3、觀察套管壓力對(duì)油—套環(huán)形空間液面的影響情況；4、測(cè)定抽油泵的泵效；5、對(duì)比測(cè)定氣體對(duì)抽油泵的泵效影響；6、計(jì)算確定泵的充滿系數(shù)β、油氣比R。四、裝置組成抽油機(jī)、抽油桿柱、套管、油管（襯管）、活塞、游動(dòng)凡爾、固定凡爾、氣錨等。操作臺(tái)、測(cè)液箱、光電計(jì)時(shí)器、氣體調(diào)節(jié)和計(jì)量系統(tǒng)、抽油機(jī)的停、啟操作系及指示系統(tǒng)、放液操作和指示以及液位顯示系統(tǒng)。供排液系統(tǒng)、恒位水箱、供液自來水、排液管匯。五、注意事項(xiàng)1、啟動(dòng)抽油機(jī)前，必須確定無人觸及抽油機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件和無任何卡阻時(shí)方可啟動(dòng)。2、在抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，嚴(yán)禁扳動(dòng)剎車和用手觸摸轉(zhuǎn)動(dòng)部件，以防造成事故。3、嚴(yán)禁在抽油機(jī)臺(tái)架上做記錄，以防危險(xiǎn)。抽油機(jī)抽油（或水）實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、基本常數(shù)1、活塞直徑2、防沖距3、余隙比4、光桿沖程5、沖數(shù)6、理論排量二、實(shí)驗(yàn)表格測(cè)次時(shí)間S水體積cm3水流量cm3/S氣體體積cm3泵效%水氣比R充滿系數(shù)β裝有氣錨無氣體影響1

2

3

平均

有氣體影響1

2

3

平均

無氣錨無氣體影響1

2

3

平均

有氣體影響1

2

3

平均

實(shí)驗(yàn)五裂縫導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)水力壓裂已是目前各油田提高油氣井產(chǎn)量、增加可采儲(chǔ)量、充分挖掘油氣田潛力的有效措施。隨著水力壓裂工藝的日趨成熟，關(guān)于壓裂機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究也迅速發(fā)展起來裂縫導(dǎo)流能力是指裂縫傳導(dǎo)(輸送)流體的能力。一般認(rèn)為，裂縫導(dǎo)流能力與地層閉合壓力、巖石硬度有關(guān)，也與選用支撐劑的性質(zhì)和支撐劑在裂縫中的分布及排列層數(shù)（指單位裂縫面的支撐劑量，單位公斤／米2）有關(guān)。但鑒于地層閉合壓力與巖石硬度在既定井深和地層特性條件下為定值，所以支撐劑的類型、強(qiáng)度、粒徑、質(zhì)量以及支撐劑在裂縫中的分布和排列層數(shù)即成為影響裂縫導(dǎo)流能力大小的主要因素。支撐裂縫導(dǎo)流能力的大小，一般以裂縫支撐劑層的滲透率與裂縫寬度的乘積為衡量其大小的定量指標(biāo)。支撐裂縫導(dǎo)流能力實(shí)驗(yàn)，是一個(gè)關(guān)于壓裂機(jī)理研究的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。其裝置是模擬壓裂中形成的支撐裂縫在閉合壓力、地層溫度及液體影響下，研究其導(dǎo)流能力變化的規(guī)律和影響因素的主要設(shè)備。本實(shí)驗(yàn)對(duì)本科生是選開實(shí)驗(yàn)，對(duì)研究生可以為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。同時(shí)，在本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)中可以成為較好的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑趬毫压に囋O(shè)計(jì)中，對(duì)于所要求的增產(chǎn)比，保證必要的支撐裂縫的導(dǎo)流能力將是一個(gè)關(guān)鍵性的設(shè)計(jì)依據(jù)。本實(shí)驗(yàn)就是試圖從機(jī)理上回答—如何才能保證支撐裂縫具有較高的導(dǎo)流能力這一問題。通過模擬實(shí)驗(yàn)研究可以找到影響導(dǎo)流能力的主要因素（如支撐劑強(qiáng)度、濃度、粒徑等）和提高其導(dǎo)流能力的主要途徑，為加砂壓裂施工提供合理的工藝參數(shù)，使壓裂取得好的效果。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、研究在一定模擬溫度和閉合壓力的情況下，試驗(yàn)各種支撐劑的抗壓強(qiáng)度、破碎率、支撐劑嵌入裂縫的深度2、研究在一定模擬溫度和閉合壓力的情況下，模擬裂縫支撐劑鋪置不同時(shí)，短期或長(zhǎng)期導(dǎo)流能力變化規(guī)律。3、分析研究支撐劑類型、粒徑、鋪置濃度、地層溫度、閉合壓力、巖石硬度等因素對(duì)支撐裂縫導(dǎo)流能力的影響。4、測(cè)定壓裂液對(duì)支撐裂縫導(dǎo)流能力的影響。三、實(shí)驗(yàn)原理一般認(rèn)為，水力壓裂施工所獲得的增產(chǎn)效果取決于支撐劑的有效性。當(dāng)張開裂縫在閉合壓力下重新閉合時(shí)，而支撐劑使用權(quán)裂縫面保持張開。充滿支撐劑的裂縫改善了井底附近的滲流狀況，從而使油氣井的產(chǎn)量增加。