有杆泵采油系统组成及泵的工作原理
(2018-08-11 12:22:35)
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有杆泵采油杂谈 |
分类: 油田化学 |
有杆泵采油 系统组成及泵的工作原理
一、 系统组成及抽油装置
图10
-1为游梁式有杆泵采油井的系统组成,它是以抽油机、抽油杆和抽油泵“三抽”设备为主的有杆抽油系统。其工作过程是:由动力机经传动皮带将高速的旋转运动传递给减速箱,经三轴二级减速后,再由曲柄连杆机构将旋转运动变为游梁的上、下摆动,挂在驴头上的悬绳器通过抽油杆带动抽油泵柱塞做上、下往复运动,从而将原油抽汲至地面。
1.抽油机
抽油机是有杆泵采油的主要地面设备,按是否有游梁,可将其分为游梁式抽油机和无游梁式抽油机。
游梁式抽油机是通过游梁与曲柄连杆机构将曲柄的圆周运动转变为驴头的上、下摆动。按结构不同可将其分为常规型和前置型两类。
常规型游梁式抽油机是目前矿场上使用最为普遍的抽油机,如图 10 - 2
所示,其特点是支架在驴头和曲柄连杆之间,上、下冲程时间相等。
前置型游梁式抽油机的减速箱在支架的前面,缩短了游梁的长度,使得抽油机的规格尺寸大为减小,并且由于支点前移,使上、下冲程时间不等,从而降低了上冲程的运行速度、加速度和动载荷以及减速箱的最大扭矩和需要的电机功率。
为了提高冲程、节约能源及改善抽油机的结构特性和受力状态,国内外还出现了许多变形抽油机,如异相型、旋转驴头式、大轮式以及六杆式双游梁等抽油机。为了减轻抽油机重量,扩大设备的使用范围以及改善其技术经济指标,国内外研制了许多不同类型的无游梁式抽油机。其主要特点多为长冲程低冲次,适合于深井和稠油井采油。目前,无游梁式抽油机主要有:链条式、增距式和宽带式抽油机。
2. 抽油泵
抽油泵是有杆泵抽油系统中的主要设备,主要由工作筒(外筒和衬套)、活(柱)塞及阀(游动阀和固定阀)组成,如图10-3所示。游动阀又称为排出阀;固定阀又称为吸入阀。抽油泵按其结构不同可分为管式泵和杆式泵。
如图[ 10 - 3(a) ]所示,管式泵是把
外筒和衬套在地面组装好后,接在油管下部先下入井内,然后投入固定阀,最后把活塞接在抽油杆柱下端下入泵筒内。其特点是:结构简单、成本低;在相同油管直径下允许下入的泵径较杆式泵大,因而排量较大;检泵时需起出油管,修井工作量大。因此,管式泵适用于下泵深度不大、产量较高的井。
如图[10-3(b)]所示,杆式泵是整个泵在地面组装好后接在抽油杆柱的下端,整体通过油管下入井内,由预先安装在油管预定位置上的卡簧固定在油管上。其特点是:检泵不需起出油管,检泵方便;结构复杂,制造成本高;在相同油管直径下允许下入的泵径比管式泵小,故排量较小。因此,杆式泵适用于下泵深度较大,但产量较低的井。
由于井液性质的复杂性,对泵往往有特殊要求,因此,从用途上又可将抽油泵分为常规泵和特种泵。特种泵主要有防砂泵、防气泵、抽稠泵、分抽混出泵和双作用泵以及各种组合泵。
3. 光杆与抽油杆
光杆主要用于联接驴头钢丝绳与井下抽油杆,并同井口盘根盒配合密封井口。因此,对其强度和表面光洁度要求较高。光杆分为普通型和一端镦粗型两种:普通型光杆两端可互换,当一端磨损后可换另一端使用;一端镦粗型光杆联接性能好,但两端不能互换。
常用的抽油杆主要有普通抽油杆、玻璃纤维抽油杆和空心抽油杆三种类型。
普通型抽油杆的特点是:结构简单、制造容易、成本低;直径小,有利于在油管中上下运行。因此,它主要用于常规有杆泵抽油方式。
玻璃纤维抽油杆的主要特点是:耐腐蚀,有利于延长寿命;重量轻,有利于降低抽油机悬点载荷和节约能量;弹性模量小,可实现超冲程,有利于提高泵效。
空心抽油杆由空心圆管制成,成本较高,它可用于热油循环和热电缆加热等特殊抽油工艺,也可以通过空心通道向井内添加化学药剂。适用于高含蜡、高凝固点的稠油井。
此外,还有连续杆、钢丝绳杆、不锈钢杆以及非金属带状杆等特殊用途的抽油杆。
二、 泵的工作原理
泵的活塞上、下运动一次称为一个冲程,可分为上冲程和下冲程。此外,冲程还是描述抽油泵的工作参数,即指悬点(或活塞)在上、下死点间的位移,称为光杆冲程(或活塞冲程),用
(或 )来表示。每分钟内完成上、下冲程的次数称为冲次,用n来表示。
1.上冲程
抽油杆柱带动活塞向上动[图 10 - 4(a)
]。活塞上的游动阀受管内液柱压力作用而关闭 ,
泵内压力随之降低。固定阀在沉没压力与泵内压力构成的作用下,克服重力而被打开,原油进泵而井口排油。于此同时,抽油杆由于加载而伸长,油管卸载而缩短。
2.下冲程
抽油杆柱带动活塞向下运动[图10-4(b)]。固定阀一开始就关闭,泵内压力逐渐升高。当泵内压力升高到大于活塞以上液柱压力和游动阀重力时,游动阀被顶开,活塞下部的液体通过游动阀进入活塞上部,泵内液体排向油管。于此同时,抽油杆由于卸载而缩短,油管加载而伸长。
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