采油工程基础——泵的工作原理
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螺杆泵采油技术在稠油的应用作者:罗艳红来源:《科学导报·学术》2020年第39期摘要:本文从螺杆泵采油工作原理、系统组成、系统特点以及应用范围四个方面分析了螺杆泵采油技术,得出螺杆泵采油技术成为稠油重水淹区进行高效开发的另一种新途径。
关键词:螺杆泵;工作原理;系统组成;特点;应用范围前言螺杆泵采油系统作为一种重要的机械采油工艺,具有投资少、设备结构简单、操作方便、节能效果明显、适应性强等优点,在油田生产中得到了越来越广泛的应用。
××油田自1999年开始推广应用螺杆泵采油系统,逐步的将其做为一种节能型举升设备在稀油油藏大面积应用,自2004年开始,逐步改变观念,探索螺杆泵采油系统在稠油高含水区块的应用,增油降水的效果十分明显,现已成为稠油重水淹区进行高效开发的另一种新途径。
1螺杆泵采油工作原理螺杆泵采油的主要的工作原理(图1)为外动力驱动杆柱产生顺时针方向转动,进而带动井下的螺杆泵中的转子在定子橡胶衬套中运动,转子运动时,吸入端形成密封腔,沿轴向向排出端移动,油液在吸入端压差的作用下进入密封腔随之上移,被从吸入端推挤到排出端,密封腔的不断形成、上移和消失,将油、砂、水等介质一同举升到地面。
2螺杆泵采油系统组成目前,某油田在用的螺杆泵主要以地面驱动单螺杆泵采油系统为主(以下简称螺杆泵采油系统),该系统由四部分组成(图2):①电控部分:包括电控箱和电缆;②地面驱动部分:包括减速箱和驱动电机、井口动密封、支撑架、方卡等;③井下部分:驱动杆、螺杆泵定子、转子;④配套工具部分:包括专用井口、光杆、杆扶正器、管扶正器、锚定器等。
3螺杆泵采油系统特点及应用螺杆泵采油系统主要的技术特点如下:①一次性投资小。
与电动潜油泵、水力活塞泵和游梁式(链条式)抽油机相比,螺杆泵的一次性投资最低。
②能耗低。
由于螺杆泵工作时负载稳定,机械损失小,泵效可达70%,系统效率高,是目前能耗最低的机械采油方式。
采油⼯程知识点整理IPR 曲线:表⽰产量与流压关系曲线。
表⽪效应:由于钻井、完井、作业或采取增产措施,使井底附近地层的渗透率变差或变好,引起附加流动压⼒的效应。
表⽪系数:描述油从地层向井筒流动渗流情况的参数,与油井完成⽅式、井底污染或增产措施有关,可由压⼒恢复曲线求得。
井底流动压⼒:简称井底流压、流动压⼒或流压。
是油、⽓井⽣产时的井底压⼒。
.它表⽰油、⽓从地层流到井底后剩余的压⼒,对⾃喷井来讲,也是油⽓从井底流到地⾯的起点压⼒。
流压:原油从油层流到井底后具有的压⼒。
既是油藏流体流到井底后的剩余压⼒,也是原油沿井筒向上流动的动⼒。
流型:流动过程中油、⽓的分布状态。
采油指数:是⼀个反映油层性质、厚度、流体参数、完井条件与渗油⾯积与产量之间的关系的综合指标。
可定义为产油量与⽣产压差之⽐,即单位⽣产压差下的油井产油量;也可定义为每增加单位⽣产压差时,油井产量的增加值;或IPR 曲线的负倒数。
产液指数:指单位⽣产压差下的⽣产液量。
油井流⼊动态:在⼀定地层压⼒下油井产量和井底流压的关系,反应了油藏向该井供液能⼒。
⽓液滑脱现象:在⽓液两相流中,由于⽓体和液体间的密度差⽽产⽣⽓体超越液体流动的现象。
滑脱损失:因滑脱⽽产⽣的附加压⼒损失。
流动效率:油井在同⼀产量下,该井的理想⽣产压差与实际⽣产压差之⽐,表⽰实际油井完善程度。
持液率:在⽓液两相管流中,单位管长内液相体积与单位管长的总体积之⽐。
Vogel ⽅法(1968) ①假设条件:a.圆形封闭油藏,油井位于中⼼;溶解⽓驱油藏。
b.均质油层,含⽔饱和度恒定;c.忽略重⼒影响;d.忽略岩⽯和⽔的压缩性;e.油、⽓组成及平衡不变;f.油、⽓两相的压⼒相同;g.拟稳态下流动,在给定的某⼀瞬间,各点的脱⽓原油流量相同。
②Vogel ⽅程③利⽤Vogel ⽅程绘制IPR 曲线的步骤已知地层压⼒和⼀个⼯作点: a.计算b.给定不同流压,计算相应的产量:c.根据给定的流压及计算的相应产量绘制IPR 曲线。
2001级《采 油 工 程》 期 末 考 试 (标准答案)一、名词解释(10×2分=20分)1 采油指数:是指单位压差下的油井产量,反映了油层性质、流体物性、完井条件及泄油面积等与产量的关系。
2 气举采油:是指人为地从地面将高压气体注入停喷(间喷或自喷能力差)的油井中,以降低举升管中的流压梯度(气液混合物密度),利用气体的能量举升液体的人工举升方法。
3 吸水指数:表示注水井在单位井底压差下的日注水量。
4 沉没度:泵下入动液面以下深度谓之。
5 原油的密闭集输:在原油的集输过程中,原油所经过的整个系统(从井口经管线到油罐等)都是密闭的,即不与大气接触。
6 滤失系数:压裂液在每√1分钟内通过裂缝壁面1米3面积的滤失量,米3/米2.√分。
7 滑脱现象:气液混流时,由于气相密度明显小于液相密度,在上升流动中,轻质气相其运动速度会快于重质液相,这种由于两相间物性差异所产生的气相超越液相流动称为滑脱现象。
8 酸液有效作用距离:当酸液浓度降低到一定程度后(一般为初始浓度的10%),酸液变为残酸。
酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离称为酸液的有效作用距离。
二、绘图题(3×2分=6分)1、用图示意典型的油井IPR 曲线。
2、用图示意有气体影响和充不满影响的示功图。
图1-1 典型的油井IPR 曲线q ma3、用图示意酸浓度对酸—岩反应速度的影响。
三、简述题(6×51 简述气液两相垂直管流压力梯度方程的求解步骤(任选一种)。
要点:以按深度迭代为例(1)、已知任一点(井口或井底)的压力o P 作为起点,任选一个合适的压力降P ∆作为计算压力的间隔。
(2)、估计一个对应于P ∆的深度增量估h ∆,以便根据温度梯度估算该段下端的温度T1。
(3)、计算出该管段的平均温度T 及平均压力P ,并确定该T 和P 下全部流体性质参数(溶解油气比R ,原油体积系数Bo ,油、气、混合物粘度,气体密度ρg ,及表面张力σ等)。
第四章无杆泵采油提纲第二节水力活塞泵采油一、水力活塞泵装置的组成和分类(一) 动力液系统及动力液1.动力液系统一般按如下方式进行分类:(1) 按系统管理的井数分:有单井系统和中心站多井系统。
(2) 按动力液排出方式分:有开式动力液和闭式动力液循环系统。
①开式动力液系统②闭式动力液系统(3) 按动力液流动方向分,有正循环和反循环系统。
①正循环系统是将动力液从装泵的油管注入;②反循环系统是动力液从未装泵的流动通道注入;在射流泵中应用较多。
2.动力液(二) 井下泵装置类型1.插入固定式水力活塞泵井下机组随动力油管从油管中下人井底。
2.套管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。
固定式泵装置是将井下泵固定在油管底部,随油管一起下人井中。
3.平行管自由 (投入) 式4.套管自由式上述四种类型都属于开式动力液系统,特点是排出的废动力液与原油混合上升至地面。
二、水力活塞泵井下机组工作原理(一) 水力活塞泵的结构(1) 泵(2) 液马达(二)水力活塞泵的工作原理1.水力活塞泵系统的工作原理2.液马达的工作原理3.泵的工作原理4.水力活塞泵的气锁三、水力活塞泵的起下操作(一) 下泵操作规程1.下泵前的准备2.投泵操作(二) 起泵操作规程四、水力活塞泵使用范围及故障分析(一) 水力活塞泵使用范围1.深井和超深井的开采2.定向井的开采3.小井眼油井的开采4.稠油的开采5.多蜡井的开采(二) 水力活塞泵抽油井故障分析实测数据偏离理论数据,就要分析原因,排除故障,以保证正常工作。
教案:第二节水力活塞泵采油水力活塞泵是一种液压传动的无杆抽油设备,适用于高气油比、出砂、高凝油、含蜡、稠油、深井、斜井及水平井。
一、水力活塞泵装置的组成和分类系统主要由三部分组成:地面部分、井下部分和连接地面井下的中间部分。
典型水力活塞泵采油系统1—动力液罐;2—三缸高压泵;3—控制管汇;4—井口控制阀;5—井下泵(一) 动力液系统及动力液1.动力液系统动力液系统有多种类型,不同系统的地面流程和设备及处理能力不同,选择时要考虑现有设备、场地和投资等因素。
1 、井身结构下入的套管有导管、表层套管、技术套管和油层套管。
2 、完井方式有裸眼完井、射孔完井、衬管完井、砾石充填完井四种。
3 、射孔参数主要包括射孔深度、孔径、孔密。
4、射孔条件是指射孔压差、射孔方式、射孔工作液。
5、诱喷排液的常用方法有替喷法、抽汲法、气举法和井口驱动单螺杆泵排液法。
6、采油方法分为自喷井采油、机械采油两大类。
7、自喷井的分层开采有单管封隔器分采、双管分采、油套分采三种。
8、自喷井的四种流动过程是地层渗流、井筒多项管流、嘴流、地面管线流。
9、气相混合物在油管中的流动形态有纯油流、泡流、段塞流、环流、雾流五种。
10、自喷井的井口装置结构有套管头、油管头、采油树三部份组成。
11、压力表是用来观察和录取压力资料的仪表。
12、压力表进行检查校对的方法有互换法、落零法、用标准压力表校对三种。
13、油嘴的作用是控制和调节油井的产量。
14、井口装置按连接方式有法兰式、卡箍式、罗纹式。
15、采油树主要有总闸门、生产闸门、油管四通、清蜡闸门和附件组成。
16、机械采油法分为有杆泵采油、无杆泵采油。
17、抽油装置是由抽油机、抽油杆和抽油泵所组成的有杆泵抽油系统。
18、游梁式抽油机主要有动力设备、减速机构、换向机构、辅助装置四大部份组成。
19、抽油泵主要有泵筒、吸入阀、活塞、排出阀四部份组成。
20、抽油泵按井下的固定方式分管式泵和杆式泵。
21、抽油杆是抽油装置的中间部份。
上连抽油机下连抽油泵起到传递动力的作用。
22、抽油机悬点所承受的载荷有静载荷、动载荷。
23、抽油机悬点所承受的静载荷有杆柱载荷、液柱载荷。
24、1 吋=25.4 毫米。
25、抽油机的平衡方式主要有游梁式平衡、曲柄平衡、复合平衡、气动平衡。
26、泵效是油井日产液量与_泵的理论排量的比值。
27、影响泵效的因素归结为地质因素、设备因素、工作方式三方面。
28、光杆密封器也称密封盒,起密封井口和防喷的作用。
29、生产压差是指油层静压与井底流压之差。
高压油泵工作原理
高压油泵是柴油发动机燃油系统中的重要部件,它的工作原理直接影响着发动
机的燃油供应和性能表现。
下面我们将详细介绍高压油泵的工作原理。
首先,高压油泵的工作原理基于柴油机的工作循环。
在柴油机的工作过程中,
高压油泵负责将柴油从燃油箱中抽取出来,并将其压力增加后供应给喷油嘴。
喷油嘴再将高压柴油喷入气缸内,与高温高压的气体混合并燃烧,驱动活塞做功。
其次,高压油泵的工作原理涉及到柴油的供给和压力调节。
高压油泵通过凸轮
轴或者传动齿轮驱动,将柴油从燃油箱中抽取出来,并通过高压油管输送到喷油嘴。
同时,高压油泵还需要根据发动机的负荷情况进行压力调节,以确保喷油量和压力符合发动机的工作要求。
另外,高压油泵的工作原理还涉及到柴油的压力增加和喷射控制。
高压油泵通
过柱塞、活塞或者柱塞式泵元等结构,将低压柴油压缩成高压柴油,并在喷油嘴喷出时形成细小的雾状油滴,以便更好地与空气混合燃烧。
同时,高压油泵还需要与喷油嘴、压力调节阀等部件配合,实现对柴油喷射时间、喷射量和喷射角度的精确控制。
最后,高压油泵的工作原理还需要考虑到柴油的供油稳定性和可靠性。
高压油
泵在工作过程中需要保持柴油的稳定供给,避免因为供油不足或者过量造成发动机工作异常。
同时,高压油泵本身的密封性和耐久性也是需要考虑的因素,以确保其长时间稳定工作。
综上所述,高压油泵的工作原理涉及到柴油的供给、压力调节、压力增加和喷
射控制,以及供油稳定性和可靠性等方面。
只有充分理解高压油泵的工作原理,才能更好地进行维护和调试,确保发动机的正常工作和性能表现。
不同采油方法的基本原理及各自优缺点摘要:采油工程中的采油方法有多种,从客观的地下能量来看,可分为自喷采油和人工举升两种。
自喷采油就是原油从井底举升到井口,从井口流到集油站,全部都是依靠油层自身的能量来完成的,而由于地层的地质特点,有的油井不能自喷,人工举升就成为解决这个问题的主要途径。
目前,利用人工举升将原油从井底举升到地面的方法可分为气举法和抽油法两大类,而每一种方式都有其优势的一面,和其劣势,在采油的过程中都扮演着不同的角色。
关键词:自喷采油人工举升气举抽油有杆泵采油无杆泵采油一、自喷采油自喷采油就是原油从井底举升到集油站,全部都是依靠油层自身的能量来完成的。
自喷采油的能量来源是:第一、井底油流所具有的压力;第二、随同原油一起进入井底的溶解气所具有的弹性膨胀能量。
油井自喷生产,一般要经过四种流动过程:(1)原油从油层流到井底;(2)从井底沿着井筒上升到井口;(3)原油到井口之后通过油嘴;(4)沿着地面管线流到分离器、计量站。
不论哪种流动过程,都是一个损耗地层能量的过程,四种流动过程压力损耗的情况因油藏而异,大致如下:1.油层渗流当油井井底压力高于油藏饱和压力时,流体为单相流动。
当井底压力低于饱和压力时,流体在油井井底附近形成多相流动。
井底流动压力可通过更换地面油嘴而改变,油嘴放大,井底压力下降,生产压差加大,油井产量增加。
多数情况下,油层渗流压力损耗约占油层至井口分离器总压力损耗的10%~40%左右。
2.井筒流动自喷井井筒油管中的流动,一般都是油、气两相或油、气、水混合物,必须克服三相混合物在油管中流动的重力和摩擦力,才能把原油举升到井口,并继续沿地面管线流动。
井筒的压力损耗最大,约占总压力损耗的40%~60%左右。
3.油嘴节流油气到达井口通过油嘴的压力损耗,与油嘴直径的大小有关,通常约占总压力损耗的5%~20%左右。
4.地面管线流动压力损耗较小,约占总压力损耗的5%~10%左右。
20世纪80年代以来,对自喷井的流动过程开展了节点分析研究。
油脂泵工作原理
油脂泵是工业生产中常见的一种设备,它主要用于输送润滑油脂或其他润滑介质。
油脂泵的工作原理主要是利用机械或气动原理,通过压力来传递油脂。
下面将详细介绍油脂泵的工作原理。
油脂泵通常由泵体、活塞、阀门和润滑脂容器等部件组成。
在工作时,润滑脂被存储在容器中,通过管道输送至泵体内。
泵体内的活塞在压力作用下来回运动,从而形成一定的压力,推动润滑脂通过管道流动。
在这个过程中,阀门起到了控制润滑脂流动方向和流量的作用。
油脂泵的工作原理可以分为手动泵和自动泵两种类型。
手动泵需要人工操作,通过手柄或按钮来控制泵体内活塞的运动,从而推动润滑脂流动。
而自动泵则可以通过电气控制或传感器来实现润滑脂的自动输送,提高了工作效率和精确度。
油脂泵的工作原理还与泵的类型和工作条件有关。
常见的油脂泵类型有手动液压泵、气动泵和电动泵等。
不同类型的泵在工作原理上会有所差异,但基本原理都是通过压力传递润滑脂。
此外,油脂泵在工作时需要考虑润滑脂的粘度、温度和环境条件等因素,以确保泵的正常运行。
总的来说,油脂泵的工作原理是利用机械或气动原理,通过压力传递润滑脂。
通过控制活塞的运动和阀门的开关,实现润滑脂的输送
和供给。
不同类型的油脂泵在工作原理和应用领域上有所差异,但都是为了实现润滑系统的正常运行和设备的保护。
在工业生产中,油脂泵扮演着重要的角色,为设备的正常运行提供了关键的支持。