人工举升理论第15讲 螺杆泵采油
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旋转的工程师——螺杆泵采油技术大解密经过了几十年的发展,螺杆泵采油技术已经十分成熟可靠。
水驱采油井、稠油井以及复杂工况井都能见到它的身影。
但是你真的知道它是如何将地层深部的油气源源不断地开采至地面吗?本期石油课堂带你一起深入了解螺杆泵采油技术。
-------------------------------------- 什么是螺杆泵采油? --------------------------------------一. 什么是螺杆泵?螺杆泵又称渐进式容积泵,由定子和转子组成,通过转子的旋转运动实现传输介质。
△螺杆泵结构△螺杆泵定子由丁腈橡胶衬套浇铸,粘接在钢体外套内△螺杆泵转子由合金钢调质后经防腐耐磨处理,转子在定子内转动,实现抽吸功能二. 螺杆泵工作原理沿着螺杆泵,转子的外表面与定子橡胶衬套内表面形成多个密封腔室。
介质在吸入端压差的作用下被吸入,随着转子的转动,逐渐通过各个密封腔室,不断被推挤至排出端。
△螺杆泵工作的实质就是密封腔室的不断形成、推移和消失的过程三. 螺杆泵采油螺杆泵采油就是利用螺杆泵举升高粘、含气、含砂原油的方式。
四. 螺杆泵采油系统分类按不同的驱动形式,螺杆泵采油系统可分为地面驱动和井下驱动两类。
△井下驱动分为井下液压驱动和井下电动驱动1. 地面驱动螺杆泵采油螺杆泵位于井下,而提供动力的装置位于地面之上,两者由抽油杆连接。
利用抽油杆传递螺杆泵所需要的扭矩,因此在大排量情况下,难以实现深井采油。
△地面驱动螺杆泵采油系统组成:地面驱动部分、井下部分、电控部分和配套工具△地面驱动设施△井下部分△电控部分2. 井下驱动螺杆泵采油井下驱动分为电驱动和液压驱动两种形式。
(1)电驱动螺杆泵和驱动电机都处于地下,因而不需要抽油杆传递动力,适用于深井、斜井和水平井采油作业。
(2)液压驱动利用地面泵提供具有一定压力和排量的液体,借助导管通向井下液压马达,驱动转子旋转抽油。
该驱动装置主要用于油井测试过程中。
螺杆泵采油螺杆泵采油螺杆泵(PCP,Progressing Cavity Pump)是以液体产生的旋转位移为泵送基础的一种新型机械采油装置。
它融合了柱塞泵和离心泵的优点,无阀、运动件少、流道简单、过流面积大、油流扰动小。
在开采高粘度、高含砂和含气量较大的原油时,同其它采油方式相比具有灵活可靠、抗磨蚀及容积效率高等特点。
随着合成橡胶和粘结技术的发展,使螺杆泵也成为稠油出砂冷采、聚合物驱油的油田主要的人工举升方式。
生产厂家主要有美国的Centrilift(Baker Hughes公司的分部)、Amoco、Reda等几个大公司,它们以其雄厚的经济、技术实力,很快就研制成功并进入批量生产阶段,在技术及产品上均处于世界领先地位。
在加拿大主要由Corod公司,法国PCM公司,英国的Moyno泵有限责任公司、美国的Kois & Moyno公司,我国现加工制造螺杆泵的厂家有北京石油机械厂、唐山玉联有限责任公司、上海东方、潍坊生建、胜利高原、天津螺杆机械有限责任公司等多家,应用及配套技术也相对成熟,现已成熟的螺杆泵采油配套技术有:管柱防脱技术,杆柱防脱技术、管柱、杆柱扶正技术、螺杆泵井清、防蜡解堵工艺技术。
这些配套技术的成功应用使螺杆泵在稠油开采领域得到了较广泛的应用。
一、螺杆泵采油系统螺杆泵采油系统按驱动方式可划分为地面驱动和井下驱动两大类,而地面驱动按不同驱动形式又可分为皮带传动和直接传动两种形式,井下驱动也可分为电驱动和液压驱动两种形式。
在整个螺杆泵采油系统中,地面驱动发展较早、也较成熟,但是井下驱动避免了地面驱动扭矩的损失、设备也比较少,具有较高的采油效率,国内正处于试验阶段。
1. 地面驱动螺杆泵系统地面驱动螺杆泵装置是利用抽油杆传递地面电机的扭矩,带动井下螺杆泵转动来举升原油。
就其驱动方式而言,它是一种旋转运动的有杆泵。
其装置主要由驱动系统、联接器、抽油杆及井下抽油装置组成。
但随着丛式井、定向井及斜井的日益增多,地面驱动螺杆泵开始暴露出其缺陷,由于不断的扭转常使抽油杆接箍松脱,丝扣损坏,特别是在下泵较深,负荷较大的井中更为严重;另外,在丛式井、定向井和斜井中,常规的地面驱动系统还要经受抽油杆损坏和抽油杆与油管偏磨产生的漏失问题,增加了油井因抽油杆失效所造成的损失,使油井作业费用增加。
螺杆泵采油工艺及其配套技术的应用石油行业的迅速发展,对石油开采工艺的要求也越来越高,石油的开采工作本就是一项专业性和风险性很高的工作,在石油的开采时,如果操作不当就会对整个采油工作过程造成十分不利的影响,不利于石油的开采效率的提升。
螺杆泵采油工艺,是石油开采中比较常用的一类工艺,螺杆与衬套之间相对运动,为高粘度、高含砂、高含气原油的输送创造了有利的条件,从而提高工作效率。
标签:螺杆泵采油工艺;配套技术;应用前言螺杆泵采油工艺是一种新型的机械采油技术,主要分为无油管采油和有油管采油两种工艺。
螺杆泵正在我国大多数油田中得到广泛是推广和应用,它大排量的螺杆泵以及配套技术还有待于优化和完善,所以目前螺杆泵的采油工艺基本上都是小排量的螺杆泵,它具有能耗低、污染少、体积小、便于安装操作等特点,相比较于其他的的采油工艺,具有十分显著的优越性。
一、螺杆泵采油工艺中的配套技术(一)井下管柱配套井下管柱配套是螺杆泵采油工艺的关键作业环节,它直接影响采油工艺中的采油量和利用率。
通常情况下管柱选择的型号为直径62mm的油管和直径为25mm的抽油杆,由于在实际的采油作业时,油管和抽油杆之间是有一定的阻力,因此在生产中会把油管和抽油杆换成直径更大点的尺寸,这样在实际操作中,就会减少一些阻力,提高螺杆泵采油时的效率。
在安装管柱是要采用扶正杆柱的配套技术,扶正器一般选择耐磨性高、坚韧性好的尼龙纤维材料,来确保管柱安装的准确性,扶正器要安装在合适的位置,以减少管柱在采油过程中漏油的情况发生,这样就可以提高石油的开采量,同时也对管柱采油时的安全起到一定的保障。
(二)转速调整技术采油过程中,在调整排量的时候,多采用转速调整技术,一般采用电磁调速机,来控制抽油杆的转速,进而控制螺杆泵采油时的排量。
电磁调速机不仅可以调整抽油杆的转速,也可以控制螺旋桨的启动和停机,是螺杆泵维持采油的稳定进行。
电磁调速机采用调频来控制螺杆泵的转动速度,通过构建随时停随时启的条件,可以避免高电压、高电流带来的危险,保障了转速调整技术在采油作业使用的安全性。
浅析螺杆泵采油工艺及配套技术
螺杆泵是一种常用的采油工艺设备,它通过螺杆的旋转将液体或气体输送、压缩、泵
注到目标地点。
螺杆泵采油工艺及配套技术主要包括螺杆泵的结构原理、工作过程以及相
应的配套技术。
螺杆泵的结构原理主要包括螺杆、转子、定子、进出口和密封装置等组成部分。
螺杆
泵的工作原理是通过螺杆对工作物质进行连续的挤压和输送,实现液体或气体的流动。
螺
杆泵采油工艺的关键是通过螺杆泵将油井中的原油连续地抽到地面,实现油田的开发和利用。
螺杆泵采油工艺的主要工作过程是将螺杆泵运送到井口安装好后,通过电机带动螺杆
转动。
螺杆在转动的同时将油井中的原油连续地挤压和输送到地表。
为了保证螺杆泵的正
常工作,可以采用一些辅助技术,如适当的冷却和润滑措施,以延长螺杆泵的使用寿命。
螺杆泵采油工艺配套技术主要包括井口安装和维护技术。
井口安装技术是螺杆泵采油
的前期准备工作,通过安装和调试井口设备,确保螺杆泵运行的安全和可靠。
井口维护技
术是螺杆泵采油过程中的后期工作,主要包括对螺杆泵的检修、维护和故障排除等技术措施,以保持螺杆泵的正常运行状态。
螺杆泵采油工艺及配套技术是一种常用的采油工艺,通过螺杆泵对油井中的原油进行
连续的挤压和输送,实现油田的开发和利用。
螺杆泵采油工艺的应用需要合理安装和维护,以确保螺杆泵的正常运行和延长使用寿命。
螺杆泵采油工艺及配套技术在石油工业的应用
具有重要的意义。
螺杆泵采油技术教材本文介绍了螺杆泵采油的技术原理和现场应用,从螺杆泵的工作原理、工作特性入手,阐述了螺杆泵采油的工艺技术,螺杆泵采油设计和配套工艺技术,这些对有关技术人员及管理人员有一定的指导作用,由此可了解螺杆泵采油机理,应用过程中常出现的问题及解决途径。
为了有效地提高螺杆泵下井成功率和延长检泵周期,便于现场技术人员和一线工人使用,闸述了螺杆泵采油的井下作业工艺技术和采油井生产管理方面的要求。
一、螺杆泵工作原理及组成1932年,法国人Rene’Moineau 发明了螺杆泵。
之后,螺杆泵这种水力机械在世界范围内得到了广泛的应用、发展和完善。
螺杆泵用于原油开采是最近二十几年的事情。
它是为开采高粘度原油而研究设计的,并且随着合成橡胶技术和粘接技术的发展而迅速发展起来。
目前螺杆泵采油按驱动方式分为潜油电动螺杆泵和地面驱动井下螺杆泵。
本文重点讨论地面驱动井下单螺杆泵(简称螺杆泵)。
根据螺杆泵的工作原理,它兼有离心泵和容积泵的优点。
螺杆泵运动部件少,没有阀体和复杂的流道,吸入性能好,水力损失小,介质连续均匀吸入和排出,砂粒不易沉积且不怕磨,不易结蜡,因为没有凡尔,不会产生气锁现象。
螺杆泵采油系统又具有结构简单、体积小、重量轻、噪音小、耗能低、投资少、使用、安装、维修、保养方便等特点。
所以螺杆泵已经成为一种新型的、实用有效的机械采油设备。
随着配套工艺技术的日益完善,螺杆泵采油技术的发展有着广阔的前景。
1.螺杆泵的组成地面驱动井下单螺杆泵采油系统(简称螺杆泵采油系统)由四部分组成(如图1-1)。
电控部分:包括电控箱和电缆;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;井下泵部分:包括螺杆泵定子和转子;配套工具部分:包括专用井口、特殊光杆、抽油杆扶正器、油管扶正器、抽油杆防倒转装置、油管防脱装置、防蜡器、防抽空装置、筛管等。
1) 电控部分电控箱是螺杆泵井的控制部分,控制电机的启、停。
该装置能自动显示、记录螺杆泵井正常生产时的电流、累计运行时间等,有过载、欠载自动保护功能,确保生产井正常生产。
螺杆泵采油前言:螺杆泵于1930年发明后主要用于工业领域泵送粘稠液体,近20年内作为一种人工举升采油手段用于开采稠油和含砂原油。
它是一种容积泵,特点是结构简单尺寸小、重量轻。
不会出现泵卡、气锁。
被砂蜡垢等堵塞。
不会形成乳化液。
螺杆泵是开采稠油和含砂原油的一种很好手段。
其容积效率随原油粘度升高而升高,不像离心泵那样随原油粘度升高泵效急剧下降。
目前法国MAPE公司生产的螺杆泵可以在含砂量高达60%的井况下正常工作。
目前,使用较多的是地面驱动抽油杆传动螺杆泵。
井下电机驱动螺杆泵在近几年发展较快,在国外和海上油田使用数量再逐渐增多。
本设计就螺杆泵的工作原理、机组组成、常用管柱的优缺点、工况分析和故障诊断处理等方面进行介绍一、螺杆泵的工作原理及其特点井下螺杆泵是一种容积泵,它由两个相互啮合的螺旋组成,即常说的转子或定子,或称螺杆和衬套组成。
通常情况下,螺杆为外单螺旋螺杆,具有固定的圆形剖面其直径为D。
转子轴于其截面中心的偏心距离为E如图6-1-1所示。
井下螺杆泵的定子为双螺旋槽,其直径或最小宽度与转子直径D 相同,定子轴与转子轴的偏心距为E,则定子的宽度为D+4E,导程为转子螺距的两倍,通常螺杆泵能生产有效抽汲所需要的最小定子长为Ps,也就是说,每一机泵有一个定子导程和两个以上转子螺距构成由上可知螺杆泵的定转子是不同心的,当转子在外力作用下在定子内转动时产生这样两个运动,一个是转子绕其轴R-R’为中心以角速度W转动。
一个是定子轴围绕转子轴S-S’向相反的方向转动。
图6-1-4中,F.G.H.I和J下方标注的是相位度数。
表示当转子转动一周时,转子截面圆心在定子内作横向往复运动一周时,转子截面圆心在定子内作横向往复运动时,相继经过的位置,如转子在圆周上任意运动90度时,转子截面圆心到达H点,转子转动180度时,则到达另一侧的极限点J。
当继续转动时,转子则开始往回作横向移动,当转动270度时,转子回到H点,转动360度时则回到起始点F,从图6-1-5可以看出,当转子在定子中偏心运动时,转子与定子啮合形成一系列相距180度且被定子与转子的接触线所密封的腔室,随着转子的转动密封内腔体由泵的吸入端相泵的排出端轴向移动。