水力活塞泵幻灯片.ppt

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1、LOGO水力活塞水力活塞泵Company Logo第1页，共33页，编辑于2022年，星期六分类（分类（Classification）2Contents概念（概念（Conception）1发展（发展（Development）54 地面集输流程（地面集输流程（Surface gathering process）3工作原理工作原理Working Principles4第2页，共33页，编辑于2022年，星期六概念（概念（Conception）采油装备有杆泵采油有杆泵采油无杆泵采油无杆泵采油潜油电泵装置潜油电泵装置水力活塞泵装置水力活塞泵装置水力射流泵装置水力射流泵装置第3页，共33页，编辑于202

2、2年，星期六概念（概念（Conception）n 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增压后经油管或专用通道泵入井下，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，来帮助井下柱塞泵抽油。第4页，共33页，编辑于2022年，星期六分类（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5页，共33页，

3、编辑于2022年，星期六分类（分类（Classification）开式水力活塞泵采油系统开式水力活塞泵采油系统第6页，共33页，编辑于2022年，星期六分类（分类（Classification）闭式水力活塞泵采油系统闭式水力活塞泵采油系统第7页，共33页，编辑于2022年，星期六分类（分类（Classification）(4)按井下泵的安装方式分类固定式安装：整个泵随油管下入井内，优点是泵径大、排量大，缺点是起泵必须起油管。插入式安装：泵工作筒随大直径油管下入井内，而沉没泵机组则用小直径油管下入，插到泵工作筒内。投入式安装：又分单管封隔式和平行管柱式，泵工作筒随油管下至井底，沉没泵机组则从油管

4、中投入，使用液力下泵和起泵，优点是起下泵方便，缺点是泵径受到限制，排量较小。第8页，共33页，编辑于2022年，星期六地面集输流程地面集输流程（Surface gathering Process）在国内在国内,胜利油田、华北油田、海洋石油总公胜利油田、华北油田、海洋石油总公司是较早采用水力活塞泵采油工艺的单位。司是较早采用水力活塞泵采油工艺的单位。我国自行研制的水力活塞泵现已初步形成系我国自行研制的水力活塞泵现已初步形成系列列,与之相适应的地面集输工艺流程日趋完善与之相适应的地面集输工艺流程日趋完善,设设备基本配套。备基本配套。第9页，共33页，编辑于2022年，星期六地面集输流程地面集输流程

5、（Surface gathering Process）水力活塞泵采油系统按动力液循环方式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。在开式系统在开式系统(OPF)(OPF)中中,动力液与采出液相动力液与采出液相混合一起返出地面混合一起返出地面;在闭式系统在闭式系统(CPF)(CPF)中中,地面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10页，共33页，编辑于2022年，星期六地面集输流程地面集输流程（Surface gathering process）第11页，共33页，编辑于202

6、2年，星期六地面集输流程地面集输流程（Surface gathering Process）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,在在开式系统中开式系统中,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,但但由于加入的化学添加剂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12页，共3

7、3页，编辑于2022年，星期六地面集输流程地面集输流程（Surface gathering process）第13页，共33页，编辑于2022年，星期六地面集输流程地面集输流程（Surface gathering Process）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,闭式动

8、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、摩擦阻力小、危险性小、对环境的影响也较小危险性小、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14页，共33页，编辑于2022年，星期六地面集输流程地面集输流程（Surface gathering Process）水力活塞泵采油动力液系统的地面流程按其水力活塞泵采油动力液系统的地面流程按其管辖井数可以分为管辖井数可以分为单井流程单井流程与与多井集中泵多井集中泵站站流程。流程

9、。第15页，共33页，编辑于2022年，星期六单井流程（单井流程（Single well flow）单井流程一般用于边远井、试验井或单井流程一般用于边远井、试验井或大排量井。大排量井。这种流程的地面设施由多种设备组成这种流程的地面设施由多种设备组成,一般安装在井场或靠近井场附近一般安装在井场或靠近井场附近,它可起到它可起到集中泵站的作用。集中泵站的作用。第16页，共33页，编辑于2022年，星期六单井流程（单井流程（Single well flow）胜利开式单井地面集输流程胜利开式单井地面集输流程第17页，共33页，编辑于2022年，星期六单井流程（单井流程（Single well flow）

10、江苏开式地面集输流程江苏开式地面集输流程第18页，共33页，编辑于2022年，星期六单井流程（单井流程（Single well flow）闭式单井地面集输流程闭式单井地面集输流程第19页，共33页，编辑于2022年，星期六集中泵站流程集中泵站流程（Central Pumping Station flow）据国外有关统计资料表明据国外有关统计资料表明,凡凡3 3口口井以上的油区井以上的油区,采用单井流程在经采用单井流程在经济上是不可行的。在这种情况下济上是不可行的。在这种情况下,通常采用通常采用集中泵站流程集中泵站流程。从理论上讲从理论上讲,管辖的井数越多管辖的井数越多,投投资越少资越少,也有益

11、于实现自动化管理。也有益于实现自动化管理。这种流程很适合我国油田的采油计量这种流程很适合我国油田的采油计量站系统站系统,对于对于海上或湖区海上或湖区的油井群尤其的油井群尤其可显示出巨大的优越性。可显示出巨大的优越性。第20页，共33页，编辑于2022年，星期六集中泵站流程集中泵站流程（Central Pumping Station Flow）集中泵站地面集输流程集中泵站地面集输流程国内目前国内目前广泛采用广泛采用的的是该图所示的流程是该图所示的流程,该该流程的特点是流程的特点是,动力动力液质量稳定液质量稳定,管辖的管辖的井数较多井数较多,可向多个可向多个卫星站提供动力液卫星站提供动力液,但需作

12、长远规划但需作长远规划,并与并与集中处理站一同建集中处理站一同建成投产成投产,因而建设因而建设周周期较长期较长,动力液的动力液的处理处理费用费用也较高。也较高。第21页，共33页，编辑于2022年，星期六工作原理（工作原理（Working Principals）水水力力活活塞塞泵泵地面部分地面部分联系井下与地面的中间部分联系井下与地面的中间部分井下部分井下部分液马达（压能转化成机械能）液马达（压能转化成机械能）抽油泵（机械能转化成压能）抽油泵（机械能转化成压能）主控滑阀（利用液压差原理控制液马主控滑阀（利用液压差原理控制液马达和泵柱塞做循环往复运动）达和泵柱塞做循环往复运动）第22页，共33页

13、，编辑于2022年，星期六工作原理（工作原理（Working Principals）水力活塞泵作为无杆泵抽油设备中的一种，是依靠水力活塞泵作为无杆泵抽油设备中的一种，是依靠液力液力传递能量的，根据液体能等值传递压力的原传递能量的，根据液体能等值传递压力的原理，将地面泵提供的压力能传递给井下泵机组的理，将地面泵提供的压力能传递给井下泵机组的液马达液马达（换向机构）；通过（换向机构）；通过力的放大，压强的放力的放大，压强的放大和差动原理大和差动原理，液马达驱动抽油泵产生往复运，液马达驱动抽油泵产生往复运动，抽油泵的活塞产生举升力，达到连续抽动，抽油泵的活塞产生举升力，达到连续抽油的目的。油的目的。

14、第23页，共33页，编辑于2022年，星期六工作原理（工作原理（Working Principals）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24页，共33页，编辑于2022年，星期六工作原理（工作原理（Working Principals）开式下冲程开式下冲程开式上冲程开式上冲程第25页，共33页，编辑于2022年，星

15、期六工作原理（工作原理（Working Principals）下冲程下冲程工作过程工作过程上冲程上冲程高压动力液从中心油管经过通道高压动力液从中心油管经过通道a a进入液马达下缸，作用在活塞进入液马达下缸，作用在活塞下面的环形面积上。下面的环形面积上。同时，高压动力液还经过通道同时，高压动力液还经过通道b b进入腔室进入腔室c c，再由通道，再由通道d d进入液马达进入液马达上缸，作用在液马达活塞上面的上缸，作用在液马达活塞上面的全面积上。因此液马达活塞上下全面积上。因此液马达活塞上下两面都作用有动力液的高压，但两面都作用有动力液的高压，但由于它上面的面积大于下面的面由于它上面的面积大于下面的

16、面积，所以上面的总压力大于下面积，所以上面的总压力大于下面的总压力，就是这个压力差的作的总压力，就是这个压力差的作用下，液马达进行下冲程。用下，液马达进行下冲程。高压液继续从中心管通道高压液继续从中心管通道a a进入进入液马达下缸，由于主控制阀位液马达下缸，由于主控制阀位于上死点，于上死点，b b处堵塞，使得高处堵塞，使得高压液无法通过压液无法通过d d进入液马达上进入液马达上缸，这时，液马达上缸经过缸，这时，液马达上缸经过通道通道d d、主控制阀中部的环形、主控制阀中部的环形空间空间h h和抽取的油层产出液相沟通和抽取的油层产出液相沟通。因此，液马达的上缸充满低压。因此，液马达的上缸充满低压

17、油层产出液，而下缸仍然有高压油层产出液，而下缸仍然有高压动力液。在此压力差作用下，液动力液。在此压力差作用下，液马达的活塞进行上冲程。马达的活塞进行上冲程。第26页，共33页，编辑于2022年，星期六工作原理（工作原理（Working Principals）下冲程下冲程工作过程工作过程下冲程下冲程由于液马达活塞和泵活塞用一个活由于液马达活塞和泵活塞用一个活塞杆相连，前者的下冲程必然引起塞杆相连，前者的下冲程必然引起泵活塞的下冲程。泵活塞的下冲程。此泵是和一般抽油泵结构相同此泵是和一般抽油泵结构相同的单作用泵，因此，下冲程时的单作用泵，因此，下冲程时固定法关闭，而游动阀打开，固定法关闭，而游动阀

18、打开，抽油泵排除下冲程中被吸入泵内抽油泵排除下冲程中被吸入泵内的油层产出液。随着液马达活塞的油层产出液。随着液马达活塞的下冲程进行，活塞杆继续往下。的下冲程进行，活塞杆继续往下。活塞杆实际上是一个辅助控制活塞杆实际上是一个辅助控制滑阀，在杆身的上部和下部开滑阀，在杆身的上部和下部开有控制槽有控制槽e e和和f f高压液继续从中心管通道高压液继续从中心管通道a a进进入液马达下缸，由于主控制阀入液马达下缸，由于主控制阀位于上死点，位于上死点，b b处堵塞，使得高处堵塞，使得高压液无法通过压液无法通过d d进入液马达上缸，进入液马达上缸，这时，液马达上缸经过通道这时，液马达上缸经过通道d d、主控

19、制阀中部的环形空间主控制阀中部的环形空间h h和抽和抽取的油层产出液相沟通。因此，取的油层产出液相沟通。因此，液马达的上缸充满低压油层产液马达的上缸充满低压油层产出液，而下缸仍然有高压动力出液，而下缸仍然有高压动力液。在此压力差作用下，液马液。在此压力差作用下，液马达的活塞进行上冲程。达的活塞进行上冲程。第27页，共33页，编辑于2022年，星期六工作原理（工作原理（Working Principals）下冲程下冲程工作过程工作过程下冲程下冲程当活塞接近下死点时，它的当活塞接近下死点时，它的上部控制槽上部控制槽e e接通了主控制接通了主控制阀上下端的腔室阀上下端的腔室c c和和g g使高压动力

20、液由控制槽使高压动力液由控制槽e e进进入主控制法下端腔室入主控制法下端腔室g g，由，由于主控制阀的上端面积小于下于主控制阀的上端面积小于下断面的面积，在同样的高压动断面的面积，在同样的高压动力液下，下面的总压力大于上力液下，下面的总压力大于上面的总压力。所以主动滑阀推面的总压力。所以主动滑阀推向上死点。这是就开始进行上向上死点。这是就开始进行上冲程。冲程。高压液继续从中心管通道高压液继续从中心管通道a a进进入液马达下缸，由于主控制阀入液马达下缸，由于主控制阀位于上死点，位于上死点，b b处堵塞，使得高处堵塞，使得高压液无法通过压液无法通过d d进入液马达上缸，进入液马达上缸，这时，液马达

21、上缸经过通道这时，液马达上缸经过通道d d、主、主控制阀中部的环形空间控制阀中部的环形空间h h和抽和抽取的油层产出液相沟通。因取的油层产出液相沟通。因此，液马达的上缸充满低压此，液马达的上缸充满低压油层产出液，而下缸仍然有油层产出液，而下缸仍然有高压动力液。在此压力差作高压动力液。在此压力差作用下，液马达的活塞进行上用下，液马达的活塞进行上冲程。冲程。第28页，共33页，编辑于2022年，星期六工作原理（工作原理（Working Principals）下冲程下冲程工作过程工作过程上冲程上冲程当活塞接近下死点时，它当活塞接近下死点时，它的上部控制槽的上部控制槽e e接通了主控制接通了主控制阀上

22、下端的腔室阀上下端的腔室c c和和g g使高压动力液由控制槽使高压动力液由控制槽e e进进入主控制法下端腔室入主控制法下端腔室g g，由于，由于主控制阀的上端面积小于主控制阀的上端面积小于下断面的面积，在同样的下断面的面积，在同样的高压动力液下，下面的总高压动力液下，下面的总压力大于上面的总压力。压力大于上面的总压力。所以主动滑阀推向上死点。所以主动滑阀推向上死点。这是就开始进行上冲程。这是就开始进行上冲程。高压液继续从中心管通道高压液继续从中心管通道a a进入液马达下缸，由于主进入液马达下缸，由于主控制阀位于上死点，控制阀位于上死点，b b处处堵塞，使得高压液无法通堵塞，使得高压液无法通过过

23、d d进入液马达上缸，这时，进入液马达上缸，这时，液马达上缸经过通道液马达上缸经过通道d d、主、主控制阀中部的环形空间控制阀中部的环形空间h h和抽和抽取的油层产出液相沟通。取的油层产出液相沟通。因此，液马达的上缸充满因此，液马达的上缸充满低压油层产出液，而下缸低压油层产出液，而下缸仍然有高压动力液。在此仍然有高压动力液。在此压力差作用下，液马达的压力差作用下，液马达的活塞进行上冲程。活塞进行上冲程。第29页，共33页，编辑于2022年，星期六工作原理（工作原理（Working Principals）下冲程下冲程工作过程工作过程上冲程上冲程当活塞接近下死点时，它的当活塞接近下死点时，它的上部

24、控制槽上部控制槽e e接通了主控制接通了主控制阀上下端的腔室阀上下端的腔室c c和和g g使高压动力液由控制槽使高压动力液由控制槽e e进入进入主控制法下端腔室主控制法下端腔室g g，由于主控，由于主控制阀的上端面积小于下断面的制阀的上端面积小于下断面的面积，在同样的高压动力液下，面积，在同样的高压动力液下，下面的总压力大于上面的总压下面的总压力大于上面的总压力。所以主动滑阀推向上死点。力。所以主动滑阀推向上死点。这是就开始进行上冲程。这是就开始进行上冲程。上缸中工作过的乏废动力液上缸中工作过的乏废动力液和抽取的油层产出也相混合和抽取的油层产出也相混合后，提升到地面。上冲程时，后，提升到地面。

25、上冲程时，固定阀打开，而游动阀关闭，固定阀打开，而游动阀关闭，进行吸油过程。随着液马达进行吸油过程。随着液马达活塞上冲程的进行，活塞杆活塞上冲程的进行，活塞杆继续往上，当活塞接近上死继续往上，当活塞接近上死点时，它下部的控制槽点时，它下部的控制槽f f是主是主控制滑阀的下腔室和抽取的原油控制滑阀的下腔室和抽取的原油相沟通。相沟通。第30页，共33页，编辑于2022年，星期六工作原理（工作原理（Working Principals）下冲程下冲程工作过程工作过程上冲程上冲程当活塞接近下死点时，它的上当活塞接近下死点时，它的上部控制槽部控制槽e e接通了主控制阀上下接通了主控制阀上下端的腔室端的腔室

26、c c和和g g使高压动力液由控制槽使高压动力液由控制槽e e进进入主控制法下端腔室入主控制法下端腔室g g，由于，由于主控制阀的上端面积小于下断主控制阀的上端面积小于下断面的面积，在同样的高压动力面的面积，在同样的高压动力液下，下面的总压力大于上面液下，下面的总压力大于上面的总压力。所以主动滑阀推向的总压力。所以主动滑阀推向上死点。这是就开始进行上冲上死点。这是就开始进行上冲程。程。这时，在主控制滑阀上端这时，在主控制滑阀上端面作用有高压动力，下端面作用有高压动力，下端面作用的是低压的油层产面作用的是低压的油层产出液。在这个压力差的作出液。在这个压力差的作用下，主控制滑阀就往下用下，主控制滑

27、阀就往下运动到下死点。这样，就运动到下死点。这样，就使液马达重新开始转入下使液马达重新开始转入下冲程。冲程。第31页，共33页，编辑于2022年，星期六发展历程（发展历程（Development）19831983年底年底发展趋势6060年代末年代末7070年代初年代初,两次引进美国科贝两次引进美国科贝(K(K。be)be)公司的井下和地面公司的井下和地面设备。在消化引进产品设备。在消化引进产品的基础上的基础上,结合胜利油结合胜利油田当时的生产需要田当时的生产需要,研研制了长冲程大排量水力制了长冲程大排量水力活塞泵活塞泵,满足了当时油满足了当时油田开发提高排液量的要田开发提高排液量的要求。与此同

28、时求。与此同时,完成了完成了地面泵、高压控制管汇地面泵、高压控制管汇等配套设备的研制。等配套设备的研制。水力活塞泵的发展趋水力活塞泵的发展趋势是大排量、高扬程、势是大排量、高扬程、自动化，同时发展与自动化，同时发展与水力活塞泵配套的地水力活塞泵配套的地面泵、地面管汇、地面泵、地面管汇、地面流程、测试技术和面流程、测试技术和自动化控制系统。自动化控制系统。为了加强水力活塞泵为了加强水力活塞泵采油工艺的研究和推采油工艺的研究和推广广,实现科研、生产实现科研、生产和技术服务的一体化和技术服务的一体化,胜利油田组建了水力胜利油田组建了水力活塞泵技术服务公司。活塞泵技术服务公司。第32页，共33页，编辑于2022年，星期六第33页，共33页，编辑于2022年，星期六