水力活塞泵与水力射流泵幻灯片.ppt

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1、水力活塞泵与水力射流泵第1页，共17页，编辑于2022年，星期六分类（Classification）水力活塞泵采油系统类型分类：(1)按系统井数分类单井流程系统；多井集中泵站系统；大型集中泵站系统。(2)按动力液循环分类动力液不与产出液混合。动力液与产出液混合。闭式循环方式：开式循环方式：(3)按动力液性质分类原油动力液水力活塞泵采油系统水基动力液水力活塞泵采油系统第2页，共17页，编辑于2022年，星期六水力活塞泵概念 水力活塞泵是一种液压传动的无杆抽水力活塞泵是一种液压传动的无杆抽油设备，它是由地面动力泵将动力液油设备，它是由地面动力泵将动力液增压后经油管或专用通道泵入井下，增压后经油管或

2、专用通道泵入井下，驱动马达做上下往复运动，将高压动驱动马达做上下往复运动，将高压动力液传至井下驱动油缸和换向阀，来力液传至井下驱动油缸和换向阀，来帮助井下柱塞泵抽油。帮助井下柱塞泵抽油。第3页，共17页，编辑于2022年，星期六分类（Classification）水力活塞泵采油系统类型分类：(1)按系统井数分类单井流程系统；多井集中泵站系统；大型集中泵站系统。(2)按动力液循环分类动力液不与产出液混合。动力液与产出液混合。闭式循环方式：开式循环方式：(3)按动力液性质分类原油动力液水力活塞泵采油系统水基动力液水力活塞泵采油系统第4页，共17页，编辑于2022年，星期六水力活塞泵系统组成及工作原

3、理井下部分井下部分是水力活塞泵的主要是水力活塞泵的主要机组，它由液动机、水力活塞机组，它由液动机、水力活塞泵和滑阀控制机构三个部件组泵和滑阀控制机构三个部件组成，起着抽油的主要作用；成，起着抽油的主要作用；地面部分地面部分由地面动力泵、各由地面动力泵、各种控制阀及动力液处理设备种控制阀及动力液处理设备等组成，起着供给和处理动等组成，起着供给和处理动力液的作用；力液的作用；中间部分中间部分有中心动力油管以有中心动力油管以及供原油和工作过的乏动力及供原油和工作过的乏动力液一起返回到地面的专门通液一起返回到地面的专门通道。道。第5页，共17页，编辑于2022年，星期六工作原理（Working Pri

4、ncipals）动力液地面动力液地面加压加压油管或专用动力液管油管或专用动力液管输送输送动力液被动力液被传至传至井下液马达处井下液马达处滑阀控制机构滑阀控制机构换向换向动力液动力液驱动驱动液马达液马达液马达做液马达做往复往复运动运动液马达通过活塞杆带动抽油泵做液马达通过活塞杆带动抽油泵做往复往复运动运动原油被增压原油被增压举升举升第6页，共17页，编辑于2022年，星期六水力活塞泵系统组成及工作原理（1）下冲程 主控滑阀位于下死点。这时，高压动力液从中心油管经过通道a进入液动机的下缸，作用在活塞的环形端面上；同时，高压动力液经过通道b进入腔室c，再由通道d进入液动机上缸，作用在活塞上端面上。由

5、于活塞上、下两端作用面积不同而产生压差，使液动机带动泵柱塞向下运动。活塞杆实际上是一个辅助控制滑阀，在杆身的上、下部开有控制槽e和f。当活塞杆接近下死点时，上部控制槽e沟通了主控滑阀上、下端的腔室c和g，使高压动力液由控制槽e进入主控滑阀的下端腔室g。由于主控滑阀下端面的面积大于上端面的面积，在高压动力液作用下便产生压差，使主控滑阀推向上死点，从而完成下冲程。第7页，共17页，编辑于2022年，星期六(2)上冲程上冲程 主控滑阀位于上死点。高压动力液从中心油管经过通道a进入液动机下缸。由于主控滑阀堵塞了通道b，使高压动力液不能进入液动机的上缸。液动机上缸通过通道d、主控滑阀中部的环形空间h与抽

6、取的原油相沟通。在液动机上、下缸的压差作用下，液动机活塞带动泵的柱塞向上运动。上缸中工作过的乏动力液和抽取的原油混合后举升到地面。当活塞杆接近上死点时，下部控制槽f使主控滑阀的下腔室和抽取的原油相沟通，主控滑阀便被推向下死点，而液动机重新开始转入下冲程，上冲程便结束。第8页，共17页，编辑于2022年，星期六地面集输流程水力活塞泵采油系统按动力液循环方水力活塞泵采油系统按动力液循环方式可分为开式循环与闭式循环两种方式可分为开式循环与闭式循环两种方式。在开式系统式。在开式系统(OPF)中中,动力液与采动力液与采出液相混合一起返出地面出液相混合一起返出地面;在闭式系统在闭式系统(CPF)中中,地面

7、和井下动地面和井下动力液在密闭回路中循环力液在密闭回路中循环,不与采出液相不与采出液相混。混。第9页，共17页，编辑于2022年，星期六开式水力活塞泵采油系统开式水力活塞泵采油系统闭式水力活塞泵采油系统闭式水力活塞泵采油系统第10页，共17页，编辑于2022年，星期六地面集输流程 开式动力液系统的地面集输流程开式动力液系统的地面集输流程,该流程较适该流程较适合于合于多井系统多井系统,可管辖数口、数十口油井。可管辖数口、数十口油井。简易和经济简易和经济是开式流程的主要特点。当然是开式流程的主要特点。当然,在开式系统中在开式系统中,也可以用也可以用水或其它液体水或其它液体作动力液作动力液,但由于加

8、入的化学添加剂但由于加入的化学添加剂(润滑、防腐、除氧润滑、防腐、除氧)要要与与采出液采出液相混合采出相混合采出,一般都损耗掉了一般都损耗掉了,因此必因此必须须连续加入连续加入。第11页，共17页，编辑于2022年，星期六地面集输流程 闭式动力液系统，由于动力液罐比较小闭式动力液系统，由于动力液罐比较小,这种系统较适合于湖区油井、海上抽井及人这种系统较适合于湖区油井、海上抽井及人口稠密区域的油井。例如在美国的加利福尼口稠密区域的油井。例如在美国的加利福尼亚州亚州,由于许多油井座落在城镇和海上由于许多油井座落在城镇和海上,因此因此广泛采用闭式系统。广泛采用闭式系统。在大多数情况下在大多数情况下,

9、闭式动力液系统都用闭式动力液系统都用水水作动力液作动力液,原因是水与油相比原因是水与油相比,摩擦阻力小、危摩擦阻力小、危险性小、对环境的影响也较小险性小、对环境的影响也较小。但用水作动力。但用水作动力液液,需要添加需要添加润滑剂润滑剂,并需进行并需进行防腐防腐处理处理,这些这些都将增加生产管理费用。都将增加生产管理费用。第12页，共17页，编辑于2022年，星期六适适应应条条件件主要缺点：主要缺点：主要缺点：主要缺点：油层深度与排量范围大；油层深度与排量范围大；油层深度与排量范围大；油层深度与排量范围大；含蜡；含蜡；含蜡；含蜡；稠油；稠油；稠油；稠油；井斜。井斜。井斜。井斜。(1)(1)(1)

10、(1)机组结构复杂，加工精度要求高；机组结构复杂，加工精度要求高；机组结构复杂，加工精度要求高；机组结构复杂，加工精度要求高；(2)(2)(2)(2)地面流程大，投资高地面流程大，投资高地面流程大，投资高地面流程大，投资高(规模效益规模效益规模效益规模效益)；第13页，共17页，编辑于2022年，星期六水力射流泵概念 水力射流泵(简称射流泵)是一种特殊的水力泵。利用射流原理将注入井内的高压动力液的能量传递给井下产液的无杆水力采油装置。射流泵采油系统与水力活塞泵采油系统的组成相似，由地面储液罐、高压地面泵和井下射流泵组成。第14页，共17页，编辑于2022年，星期六 射流泵是通过地面注入与地层产

11、出的两种流体之间的动量交换实现能量传递来工作的。典型的套管自由式井下射流泵装置如图所示。射流泵的主要特点之一是没有运动部件。射流泵的工作元件是喷嘴、喉管和扩散管。射流泵的结构1打捞头；2提升皮碗；3排油孔；4扩散器；5喉管；6喷嘴；7油管；8封隔器；9套管；10尾管(1)喷嘴 作用相当于射流泵的马达，其流动特性与孔板相似。(2)喉管 喉管的作用是使产液和动力液在其中完全混合，交换能量，它实质上是一个混合管。(3)扩散管 扩散管是一个将动能转换成压力的能量转换器。第15页，共17页，编辑于2022年，星期六2 2射流泵的工作原理射流泵的工作原理 射流泵通过喷嘴将动力液高压势能转变为高速动能；在喉

12、管内，高速动力液与低速产液混合，进行动量交换；通过扩散管将动能转变为静压，使混合物采到地面。射流泵的优点射流泵的优点 (1)没有运动部件，适合于举升含腐蚀和含砂流体；(2)结构紧凑，适用于倾斜、水平井；(3)自由投捞作业，维护费用低；(4)产量范围大，控制灵活方便；(5)能用于稠油开采，容易对动力液加热；(6)能处理高含气流体；(7)适用于高温深井；(8)对非自喷井，可用于产能测试和钻杆测试。缺点：1）必须有较高的吸入压力，使射流泵的应用受到限制。2）射流泵泵效较低，所需要的输入功率比水力活塞泵高。第16页，共17页，编辑于2022年，星期六井下射流泵工作示意图井下射流泵工作示意图井下射流泵工

13、作示意图井下射流泵工作示意图射流泵工作原理：射流泵工作原理：射流泵工作原理：射流泵工作原理：动力液地面动力液地面动力液地面动力液地面加压；加压；加压；加压；油管或专用动力液管油管或专用动力液管油管或专用动力液管油管或专用动力液管输送输送输送输送；动力液被动力液被动力液被动力液被传至传至传至传至井下喷嘴；井下喷嘴；井下喷嘴；井下喷嘴；通过喷嘴将通过喷嘴将通过喷嘴将通过喷嘴将压能转换动能压能转换动能压能转换动能压能转换动能；嘴后形成嘴后形成嘴后形成嘴后形成低压区低压区低压区低压区；动力液与油层产出液在喉管中动力液与油层产出液在喉管中动力液与油层产出液在喉管中动力液与油层产出液在喉管中混合混合混合混合；经扩散管经扩散管经扩散管经扩散管动能转换成压能动能转换成压能动能转换成压能动能转换成压能；混合液的压力提高后被举升到地面混合液的压力提高后被举升到地面混合液的压力提高后被举升到地面混合液的压力提高后被举升到地面。水力射流泵排量、水力射流泵排量、水力射流泵排量、水力射流泵排量、扬程取决于喷嘴面扬程取决于喷嘴面扬程取决于喷嘴面扬程取决于喷嘴面积与喉管面积的比积与喉管面积的比积与喉管面积的比积与喉管面积的比值。值。值。值。(完完完完)第17页，共17页，编辑于2022年，星期六