有杆采油装备与无杆采油装备.doc

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有杆采油装备与无杆采油装备

目前，机械采油的型式很多。

通常按照是否用抽油杆来传递动力，可将机械采油分为两大类：

1、有杆泵采油——是指地面动力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，将井内原油抽至地面的采油方法。

有杆泵采油设备主要包括：

游梁式抽油机—抽油泵装置和无游梁式抽油机—抽油泵装置。

其中无游梁式抽油机—抽油泵装置又分为链条式抽油机，液压式抽油机，顶部电机驱动式抽油机和直线电机驱动抽油机。

2、无杆泵采油——利用不借助于抽油杆柱来传递动力的抽油设备来进行的机械采油的方法统称为无杆泵采油。

目前，无杆泵采油设备主要有：

水力活塞泵，电动潜油离心泵，电动潜油单螺杆泵，射流泵和振动泵等。

一、有杆采油装备

游梁式采油装备是国内外应用最广泛的采油设备，它出现较早，结构简单、制造容易、维护方便。

该装置主要由三部分组成：

1）地面部分—游梁式抽油机，它由电动机、减速箱和四连杆机构组成。

2）井下部分—抽油泵。

它悬挂在套管中油管的下端。

3）联系地面和井下的中间部分—抽油杆柱，它由一种或几种直径的抽油杆和接箍组成。

为了提高效率，采用了前置型游梁式抽油机和异相式曲柄平衡抽油机，有效的改善了游梁式抽油机的平衡效果，可以降低抽油杆中的应力，节约能源，提高设备的使用寿命，同时，保留了游梁式抽油机的特点。

随着井深和产量的不断增加，同时随着油井开采复杂条件的经常出现（如高粘、多蜡、多砂、多气、水淹和强腐蚀性等条件），游梁式抽油机—抽油泵装置的缺点就很明显，主要是抽油机的重量增大，在生产中抽油杆的事故增多而抽油泵的排量降低。

为了减轻抽油机的重量，采用无游梁式抽油机。

它的特点是保留抽油杆，维持有杆抽油设备的工作方式。

无游梁式抽油机，特别是液压式抽油机的采用，可以降低抽油杆柱中的应力和改善它的工作条件，因而扩大了有杆抽油设备的使用范围。

1、基本型游梁式抽油机

基本型游梁式抽油机最常用，它主要由游梁、驴头、横梁、连杆、曲柄、平衡重、减速箱、制动机构、支架等组成。

驴头的作用是将游梁前端的往复圆弧摆动变为悬点的垂直直线运动，以满足抽油杆的运动需要。

横梁的作用是连接连杆与游梁，将两侧连杆上的动力传递给游梁。

曲柄在游梁式抽油机中的主要作用是将减速箱输出的动力扭矩传递给连杆，其次是安装平衡重。

为了使上、下冲程发动机做功相同，采用了平衡重。

减速箱多为两级齿轮式，一般小功率时采用斜齿，大功率时采用人字齿，目前，点啮合双圆弧人字齿轮传动在我国各油田的得到了广泛的应用。

刹车机构在结构型式上有内涨式和外抱式两种，通常安装在减速箱输入轴的另一端。

支架用来支承游梁，固定游梁的工作位置。

目前，国内外游梁式抽油机的抽汲工况主要分为五种：

正常的、长冲程的、短冲程的、高冲次的和低冲次的。

由于各地区的地下状况不同，所采用的抽汲工况应有所侧重。

在我国油田上，多数抽油机采用正常抽汲工况，在80年代初以前，也有相当一部分采用短冲程抽汲工况。

近年来，长冲程抽汲工况逐渐的得到广泛的应用。

另外，从采油工艺角度来说，增加冲程长度（在保证一定产量的条件下，可降低悬点的冲程次数）会带来一系列的好处。

尤其对于我国油田的粘油井和多气井的抽油，采用增加冲程长度，降低冲程次数的抽汲方式更为合理。

2、链条式无游梁抽油机

链条式无游梁抽油机是我国设计、制造成功的一种独特的无游梁抽油机，目前在部分油田已有一定规模的应用。

链条式无游梁抽油机由下列五个系统组成：

（1）动力传动系统—包括电动机、皮带传动装置和减速箱。

（2）换向系统—包括主动链轮、上链轮、轨迹链条、主轴销、滑块、往返架和导轨等。

（3）平衡系统—包括平衡链条、平衡链轮、平衡柱塞、平衡缸、储能气包等。

（4）悬挂系统—包括悬绳器、上钢丝绳和滑轮。

（5）机架底座系统—包括机架、底座等。

3、液压式抽油机

液压式抽油机是用液压油为动力介质，用液压油缸直接带动抽油杆，继而带动抽油泵的一种无游梁式抽油机。

它与游梁式抽油机相比主要有下列优点。

（1）适用于长冲程、低冲次的工况，冲程长度可达12m；

（2）可以实现冲程长度和冲程次数的无级调节；

（3）在一定泵排量的条件下，液压式抽油机还可以减轻抽油杆的作用载荷，降低抽油杆的工作应力；（4）结构紧凑、重量轻；比如一种液压式抽油机，悬点载荷100KN，冲程长度2.5~3m，总重量只有800~900Kg。

（5）可由较多的液压元件组成，简化了设计和制造过程。

液压式抽油机由于液压原件性能的限制，应用范围还不够广泛。

随着科学技术发展，这种有较多优点的机型将越来越引起人们的重视。

无杆采油装备

1、水力活塞泵

水力活塞泵是一种液压传动的无杆泵抽油设备，系统效率高、功率大、使用寿命长、泵挂深度和产量的适应范围广，调參方便，可以液力起下泵，修井作业间隔长。

经国内外油田多年来的矿场使用证明，水力活塞泵在斜井、弯曲井及海上采油、含高蜡井、高扬程井、大排量井及各种复杂条件的油井开采中，有特殊的优越性。

水力活塞泵主要由三部分组成：

地面部分、井下部分和连接地面井下的中间部分。

地面部分由地面动力液罐、三缸高压泵、控制管汇、井口控制阀和井下泵组成，起着供给和处理动力液的作用。

井下部分是该系统的核心部件，由沉没泵、泵筒、固定阀三个部分组成，起着抽油的主要作用；中间部分包括将动力液从地面部分送到井下机组的中心油管，以及将抽取的原油和工作过的废动力液一起排出地面的专门通道。

对比其他型式的抽油设备，水力活塞泵的一个重要优点是具有较高的效率，而且随着油井动液面的降低，它的效率减小不多，在中深井和深井中的总效率，一般可达0.57~0.68，水力活塞泵的基本工作参数—排量和压头可在大范围内平滑的调节，而其效率也没有多大变化。

自由安装式水力活塞泵可利用动力液进行起下操作，使操作机械化，不仅大大减轻了体力劳动，而且减少了停井时间。

另外，水力活塞泵的主要工作部件标准化程度高，它的采用便于实现矿场操作自动化。

水力活塞泵特别适用于下列油田开采：

（1）深井和超深井的开采

水力活塞泵在深井和超深井中能高效率的工作，随着动液面的变化，排量与效率改变不显著。

（2）斜井与方向井的开采

水力活塞泵在斜井和方向井开采中也很有效，甚至在井斜为70度的情况下它的工作和起下操作也无多大困难。

由于它的地面设备很紧凑，平衡性好，适用于固定式平台等海上油井的开采。

（3）小井眼油井的开采

（4）粘油井的开采

粘油井的开采，用有杆泵抽油设备有时候难度很高。

采用水力活塞泵时，可利用热动力液对原油进行加热，粘度可降低几十倍，也可采用其它方法降低原油的粘度。

（5）多蜡井的开采

实践证明，用水力活塞泵开采多蜡井时，发现油管壁上石蜡的沉积量很小，这是因为井中原油已在水力活塞泵井下机组的出口处与乏动力液混合，降低了单位体积液体的含蜡量和含气量。

石蜡的影响因而减轻。

另外，若采用热动力液或往动力液中加入石蜡溶剂，可以完全消除石蜡的影响。

我国从1966年开始在矿场试验水力活塞泵。

多年来的生产实践表明，水力活塞泵有较高的经济效益和较好的使用性能。

2、电动潜油离心泵

电动潜油离心泵是应用较广泛的一种无杆泵抽油设备，尤其在我国目前部分油田的开采已到中后期，油井含水量比较高，为了保证原油的产量，这种大排量的抽油设备已得到了足够的重视。

电动潜油离心泵（简称电潜泵）是一种在井下工作的多级离心泵，用油管下入井内，地面电源通过潜油泵专用电缆输入井下潜油电机，使电机带动多级离心泵旋转产生离心力，将井中的原油举升到地面。

电潜泵由井下部分、地面部分和联系井下地面的中间部分组成。

井下部分主要是电潜泵的机组，它由多级离心泵、保护器和潜油电动机三部分组成，起着抽油的主要作用。

地面部分由变压器组、自动控制台及辅助设备（电缆滚筒、导向轮、井口支座和挂垫等）组成。

自动控制台用来控制电潜泵工作，同时保护潜油电动机，防止电动机电缆系统短路和电动机过载。

变压器组用以将电网电压变换成潜油电机工作的电压。

中间部分由电缆和油管组成。

将电流从地面部分传送给井下部分，采用的是特殊结构的电缆（圆电缆和扁电缆）。

在油井中利用钢带将电缆和油管柱、泵、保护器外壳固定在一起。

电动潜油离心泵对于强水淹井、高产井、浅井和中深井、深井以及方向井的开采有着很好的效果。

由于电泵所消耗的部分功率转变为热能，使井底原油加热升温约5~24摄氏度，因而减少了石蜡的析出。

加以电泵的排量均匀，在油管中造成足够的油流速度，使其具有较强的携砂能力和携蜡能力，因此电泵在多砂和多蜡井中能有效地工作。

用塑料或其它耐腐蚀材料制造叶轮和导轮等零件以及在泵进口处安装油气分离器和气泡破碎器等辅助设备，使电泵能在含腐蚀性液体和多气井（或低动液面和高饱和蒸汽压井）中顺利工作。

电泵的地面设备简单，使它在某些地区条件下（如地面下沉，沼泽地区等）具有独特的作用。

特别值得指出的是，从国内外使用情况看，与其它抽油设备相比，电泵的使用寿命是最长的。

3、电动潜油单螺杆泵

在我国的一些油田中，粘油开采是相当突出的问题。

粘油开采中伴随着出砂、含气现象使油井工作条件更加复杂。

在开采高粘度、高含砂量和含气量的原油时，电动潜油单螺杆泵具有独特的作用。

它是一种容积式泵，运动件很少（只有一个螺杆）；没有阀件和复杂的流道，油流扰动小，这样使水力损失大大降低；由于钢螺杆在橡胶衬套表面的运动带有滚动加滑动的性质，使油液中沙粒不易沉积，由于螺杆—衬套副间容积均匀变化而产生的抽汲和推挤作用，使油气混输的效果良好。

此外，和其它无杆抽油设备相比，单螺杆泵的突出优点是：

尺寸小、重量轻、制造容易和维护方便。

电动潜油单螺杆泵装置与电动潜油离心泵装置类似，主要机组在井下，由上到下为单螺杆泵、上保护器、行星减速器、下保护器和潜油电动机及万向联轴节、主轴等组成；用电缆将电从地面传给井下的潜油电动机，而油流沿油管从井下举升到井口；地面部分包括自动控制台、自耦变压器以及一些辅助设备。

目前，单螺杆泵在使用中的缺点是橡胶衬套容易磨损、下部径向止推轴承损坏，偏心联轴节（或铰链联轴节）工作不够可靠。

对于单螺杆泵的结构进一步完善可以显著的延长它在油井中的使用寿命。