石油工程基本知识.ppt

1、石油工程基本知识,主讲：陈义厚2008年3月,主 要 内 容,石油地质基本知识完井方式与试油（气）采油方法注水工艺增产（注）措施复杂条件下的开采新技术,石油地质学主要是研究石油及天然气在地壳中的生成、运移、聚集及其分布规律的科学。 这里主要介绍石油及天然气的组成和性质、石油及天然气的生成、运移、聚集。,石油地质基本知识,一、石油及天然气的组成和性质,化学组成 石油：元素组成主要是碳（约占84-85%）和氢（约占12-14%），以烃的形式存在；化合物组成主要是烷烃、环烷烃和芳香烃。 天然气：是由各种气态的碳氢化合物组成的混合气体，以甲烷为主。,一、石油及天然气的组成和性质,物理性质 石油：颜色（

2、无色到黑色） 相对密度(0.75-1.0) 粘度 荧光性 电性 溶解性 凝固点,一、石油及天然气的组成和性质,物理性质 天然气： 颜色（无色，燃烧时呈不同颜色） 相对密度(干气0.6、湿气1.0) 气味（无特殊气味） 溶解性（易溶于石油）,二、石油及天然气的生成,生油气物质 生油物质是沉积岩中的有机物质。主要是水生低等生物，如浮游生物、珊瑚、藻类；各种微体生物、有孔虫、介形虫等。,二、石油及天然气的生成,生油气条件古地理环境和地质条件 浅海湾、海湾、泻湖及内陆湖泊的深湖半深湖地区；地壳长期稳定下沉，下降幅度能不断被沉积物所补偿。物理化学条件 细菌作用、温度、压力、催化剂,二、石油及天然气的生成

3、,生油气过程 初期生气阶段 主要生油阶段 热裂解生气阶段,三、石油及天然气的运移,油气运移的方式 渗滤（压差作用） 扩散（浓度差作用）油气运移的外界条件 地静压力 动压力 水动力 浮力 毛细管力,四、石油及天然气的聚集,石油及天然气的生成、运移和聚集是油、气藏形成过程中不可分割的三个阶段。圈闭的存在是形成油、气藏的必要条件。它能阻止油气运移，并使油气聚集起来形成油、气藏的场所，其基本特点就是能够聚集油气。,主 要 内 容,石油地质基本知识完井方式与试油（气）采油方法注水工艺增产（注）措施复杂条件下的开采新技术采气工艺,垂直井完井水平井完井试油（气）的基本原理和方法。,完井方式与试油（气）,完井

4、方式是指油层与井筒的连通方式，不同的油藏地质和开采条件，其完井方式不同。 目前完井方式有多种类型，以满足各种性质油气层有效开发的需要，但各自都有其适用条件和局限性。不同完井方式的井底结构和井口设备以及完井工艺方面都有所不同。,1.垂直井完井方式,1）套管射孔完井 套管射孔完井是钻穿油层直至设计井深，然后下油层套管至油层底部注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层某一深度，建立起油流的通道。 套管射孔完井既可选择性射开不同压力、不同物性的油层，以避免层间干扰，还可避开夹层水、底水、气顶和夹层的坍塌，具备实施分层注采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。,2）尾管射孔完井 尾管射孔

5、完井是在钻头钻至油层顶界后，下技术套管注水泥固井，而后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深，用钻具将尾管送下并悬挂在技术套管上，尾管和技术套管的重合段一般不小于50m，再对尾管注水泥固井，最后射孔。 尾管射孔完井由于在钻开油层以前上部地层已被技术套管封固，因此可以采用与油层相配伍的钻井液以平衡压力、欠平衡压力的方法钻开油层，有利于保护油层。此外这种完井方式可以减少套管重量和油井水泥的用量，从而降低完井成本。目前较深的油气井大多采用此方法完井。,1.垂直井完井方式,裸眼完井方式分先期裸眼完井方式、复合型完井方式和后期裸眼完井方式。（1）先期裸眼完井：钻头钻至油层顶界附近后，下套管注水泥固井。水泥浆上

6、返至预定的设计高度后，再从套管中下入直径较小的钻头，钻穿水泥塞，钻开油层至设计井深完井。（2）复合型完井：有的厚油层适合于裸眼完成，但上部有气顶或顶界临近又有水层时，也可以将技术套管下过油气界面，使其封隔油层的上部，然后裸眼完井，必要时再射开其中的含油段，此类完井称为复合型完井方式。（3）后期裸眼完井：不更换钻头，直接钻穿油层至设计井深，然后下套管至油层顶界附近，注水泥固井。,1）裸眼完井的优点 油层完全裸露，不会因井底结构而产生油气流向井底的附加渗流阻力。这种井称为水动力学完善井，其产能较高，完善程度高。,2）裸眼完井的缺点 不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响不能克服生产层范围内不同

7、压力的油、气、水层的相互干扰无法进行选择性酸化或压裂先期裸眼完井法在下套管固井时不能完全掌握该生产层的真实资料，以后钻进时如遇到特殊情况，会给钻进和生产造成被动,1.垂直井完井方式,割缝衬管完井 割缝衬管完井方式是钻头钻至油层顶界后，先下技术套管注水泥固井，再从技术套管中下入直径小一级的钻头钻穿油层至设计井深。最后在油层部位下入预先割缝的衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器（卡瓦封隔器），将衬管悬挂在技术套管上，并密封衬管和套管之间的环形空间，使油气通过衬管的割缝流入井筒。,1.垂直井完井方式,砾石充填完井 对于胶结疏松出砂严重的地层，一般应采用砾石充填完井方式/它是人为地在衬管和井壁之间充填一定尺

8、寸的砾石，使之起防砂和保护生产层的作用。 为了适应不同油层特性的需要，裸眼完井和射孔完井都可以充填砾石，分别称为裸眼砾石充填和套管砾石充填。,2.水平井完井方式,裸眼完井方式,割缝衬管完井方式,射孔完井方式,管外封隔器完井方式,裸眼完井 裸眼完井是一种最简单的水平井完井方式。 技术套管下至预计的水平段顶部，注水泥固井封隔，然后换小一级钻头钻水平井段至设计长度完井。,2.水平井完井方式,裸眼完井方式,割缝衬管完井方式,射孔完井方式,管外封隔器完井方式,割缝衬管完井 割缝衬管完井是将割缝衬管悬挂在技术套管上，依靠悬挂封隔器封隔管外的环形空间。,2.水平井完井方式,裸眼完井方式,割缝衬管完井方式,射

9、孔完井方式,管外封隔器完井方式,射孔完井 技术套管下过直井段注水泥固井后，在水平井段内下入完井尾管并注水泥固井。,2.水平井完井方式,裸眼完井方式,割缝衬管完井方式,射孔完井方式,管外封隔器完井方式,管外封隔器完井 管外封隔器完井是依靠管外封隔器实施层段的分隔，它可以按层段进行作业和生产控制，这对于注水开发的油田尤为重要。管外封隔器完井方法可分为三种形式：（1）套管外封隔器及割缝衬管完井（2）套管外封隔器及滑套完井（3）套管外封隔器及衬管射孔完井,对可能出油（气）的生产层，在降低井内液柱压力的情况下诱导油气入井，然后对生产层的油、气、水产量，地层压力及油、气的物化性质等进行测定，这一整套工艺技

10、术称为试油（气）。 试油（气）的目的是为了认识和鉴别油气层，为油、气田的正常生产和开发提供可靠的依据。,1.诱导油气流,油、气井因其地层能量不同，在钻开生产层或射孔后，可遇到两种情况：一种是在一定的液柱压力下，油、气井能自喷；一种是不能自喷。对于自喷井，可进行放喷测试；对于不能自喷的井，则必须进行诱导油、气流的工作。 油、气入井不畅的原因一般是：油气层原始渗透率低；油气层地层压力偏低；油气流动性差或井内液柱压力过高；油气层受污染堵塞等。,对于因井筒内液柱压力大，不能自喷的井，应采取降低井筒内液柱压力的办法诱导油气入井。 方法的实质：是降低井筒内液柱高度或洗井液密度。主要包括以下几种方法：（1）

11、替喷法（2）抽汲法（3）提捞法（4）气举法（5）混气水排液法,2.增大油、气流通道,有些油、气井，由于生产层严重地受到钻井液和水泥浆的污染，导致孔隙或裂缝通道被严重堵塞；另有一些油、气井生产层的原始渗透率低，采用前述的诱导油气流方法仍然不能明显有效时，必须采取人工强化措施，增大油气流通道，改善油气层的渗透性，使油气流能畅流入井甚至喷出地面。 通常采用较多的人工强化措施是水力压裂和酸化处理。,3.完井测试,完井测试的主要任务是通过地下资料的收集和分析，确定油气层的工业价值，为油气井正常生产和制定合理的开发方案提供可靠的依据。测试时，要取全取准下述几方面的资料：（1）油、气、水产量（2）原始地层压

12、力、井口油管压力和套管压力（3）油、气层中部温度及地热增温率（4）油、气、水样,4.中途测试,每钻穿一油气层，即停钻对油气层进行测试。测试完后，视情况而定，或者恢复钻进，或者在获得高产油气流的情况下，就此完井投产。这种自上而下逐层钻穿、逐层测试的方法称为中途测试。 中途测试在探井中应用较广泛。其优点是能迅速发现油气流，并可初步确定油气层压力和生产能力。,主 要 内 容,石油地质基本知识油藏岩石和流体的基本性质完井方式与试油（气）采油方法注水工艺增产（注）措施复杂条件下的开采新技术采气工艺,通过勘探、钻井、试油之后，将具有工业开采价值的油（气）井交给采油队，那么采油的基本任务是什么呢？ 采油的基

13、本任务就是在经济条件许可的情况下，最大限度地将地下原油开采到地面上来，并实现合理、高产、稳产。,采 油 方 法,自喷采油法（Flowing Production ）人工举升法（Artifical Lift ） 游梁式深井泵采油（Beam Pumping） 有杆泵采油 螺杆泵（Screw Pumping） 气举（Gas Lift） 无杆泵采油 电潜泵（ESP） 水力活塞泵（Hydraulic Pumping） 射流泵（Jet Pumping）,采 油 方 法,采油方法自喷采油法,利用油层本身的能量使地层原油喷到地面的方法称为自喷采油法。 自喷采油原理：主要依靠溶解在原油中的气体随压力的降低分离出

14、来而发生的膨胀。 在整个生产系统中，原油依靠油层所提供的压能克服重力及流动阻力自行流动，不需人为补充能量，因此自喷采油是最简单、最方便、最经济的采油方法。,1.自喷井生产系统的基本流动过程（1）地层中的渗流：10-15% （2）井筒中的流动：30-80% （3）嘴流：5-30% （4）地面管线流动：5-10%,采油方法自喷采油法,2.气液混合物通过油嘴的流动规律（choke flow） 油嘴是调节和控制自喷井产量的装置。一般情况下，在选择井口的油嘴大小时，除要求保证油井高产稳产外，还要求油井的生产能够稳定，即地面管线的压力波动不影响油井的产量。 当气液混合物通过油嘴时，由于直径较小，流速极高，

15、所以有可能达到临界状态。 临界状态：油气混合物的流速达到压力波在该介质中的传播速度（声速）时的流动状态。,采油方法自喷采油法,在临界状态下：下游压力（嘴后压力）的波动不会影响上游压力（嘴前压力）；油井产量只取决于嘴前压力。 要求：油气混合物通过油嘴时必须达到临界状态。,采油方法自喷采油法,3.自喷井的管理 自喷井管理的基本内容包括： 管好采油压差 取全取准资料 保证油井正常生产 这三个方面是相互联系和相互促进的，缺一都不能使油井获得高产稳产。 油井生产资料是油井分析、管理的依据，也是判断静态资料可靠性的依据，因此要取全取准所要求的资料项目。这里重点讨论如何管好采油压差。,采油方法自喷采油法,正

16、常情况下，采油压差的控制是通过地面改换油嘴的大小来实现的。但在生产工程中有许多其它因素影响油井在规定的压差下生产，如油井结蜡、砂堵、设备故障等。 油井的合理采油压差就是油井的合理工作制度。确定合理工作制度的原则：1）保证较高的采油速度；2）保持注、采平衡；3）保持采油指数稳定； 4）保证水线均匀推进；5）合理生产压差的选择，应充分利用地层能量又不破坏油层结构；6）合理控制流饱压差,采油方法自喷采油法,采油方法有杆泵采油,有杆泵采油的优点： 设备简单；结构牢固；性能可靠；管理经验比较完善有杆泵采油的缺点： 设备笨重；仅适用于浅井、中深井；对特殊井（斜井、弯井、海上油井）有困难；对砂、蜡、盐、水、

17、稠的适应性差,一、深井泵采油（“三抽”设备）,（一）抽油机1、分类：游梁式和无游梁式2、组成：四大部分 游粱连杆曲柄机构、减速装置、动力设备和辅助装置,采油方法有杆泵采油,减速器的扭矩可达76KN.m,结构特点： 曲柄连杆机构和驴头均位于支架的前边，曲柄连杆机构存在一定的相位夹角（15度左右）和平衡相位角（20度左右）。前置型游梁式抽油机优点： 动载较小；悬点最大载荷较小；减速箱峰值扭矩降低；扭矩变化均匀；电动机动力降低，有明显的节能效果。主要适用于悬点载荷大于120kN、冲程大于3.6m的油井。前置型游梁式抽油机缺点： 结构不平衡大大增加；工作时间前冲力较大，影响基架的稳定性。因此，在我国前

18、置型游梁式抽油机应用尚不广泛。,结构特点： 实际上是一种前置型游梁式抽油机，不同之处在于曲柄上无平衡块。优点： 无平衡块，整机重量减轻约1/3；可根据油井工况的变化来调整平衡，操作方便；具有气体的软特性，平衡效果好缺点： 平衡缸加工制造费用增加，又附加了一套补气装置，使生产成本增加；平衡气缸系统在运转中易出故障，维修费用高，对操作和维修人员的技术要求高。,异相型游梁式抽油机是近二十年 来发展起来的一种性能较好的抽油机。从外形上看，它与常规型游梁式抽油机没有显著的差别。其特点是：1）上冲程曲柄转角（约192）大于下冲程的曲柄转角（约168），因此上冲程悬点运动较下冲程缓慢，降低了上冲程悬点的加速

19、度，从而降低了上冲程悬点的惯性载荷，提高了抽油机的承载能力。2）曲柄中心线与平衡重力臂中心线之间设置了一特殊的相位角，可降低净扭矩峰值，改善了减速箱的工作条件；同时可降低电机功率。据美国同类产品的资料报道，与常规式抽油机相比，可节省电机功率15%。,随着下泵深度和排液量的不断增加，同时经常出现稠油、高粘、多砂、水淹和强腐蚀等情况，因此采油工艺对抽油机提出了长冲程、低冲次、大泵深抽的要求，游梁式抽油机受其结构的限制，不能满足上述要求。为此，国内外研制了许多不同类型的无游梁式抽油机。目前，国内正在使用的无游梁式抽油机主要有链条式抽油机、增距式长冲程抽油机、宽带式抽油机几种。 为了节能,目前开发了直

20、线电机抽油机、皮带式抽油机。,链条式抽油机的特点：1）冲程长，有利于稠油井开采；2）采用气动平衡，因而电机工作平稳，且平衡效果好；3）钢丝绳使用寿命短，易造成断链条事故。,增距式长冲程抽油机的特点：1）冲程长度调节方便，适应于深井、大排量抽油的需要；2）悬点运动规律近似简谐运动，变速加速度小，动载小，整机运转平稳；3）平衡效果好，节电；4）重量轻，占地面积小。,宽带式抽油机的特点：1）冲程长、冲次低、尤其适用于深井、稠油开采；2）结构紧凑，布局合理，体积小，重量轻，尤其运用于海洋采油；3）可不停机六级调节工程冲程；4） 采用直接平衡，效果恒下；5）运动特性好，与常规型抽油机相比，扭矩减少50%

21、，动载减少1/2-1/3，实际承载能力增加；6） 采用同频自动控制损局，整机运行平稳，噪音低，节电达10-35%。,直线电机抽油机 悬点载荷最大达到200千牛，电动机推力达到50千牛，最大冲程已达到8 米，只要其他工艺设备配套，冲程长度可以赶上美国的24.4米。,直线电机抽油机的特点： 改变了过去各种抽油机都是先将电能转变为旋转运动，再通过机械方式转变为直线往复运动的能量转换模式，克服了过去抽油机机械效率低的弱点。直线电机抽油机将电能直接转变为直线往复运动，不但提高了效率，而且能实现抽汲参数无级调整，进而能根据采油需要调整悬点运动规律，为智能化创造了很好的条件；有效降低启动载荷，降低机型重量，

22、克服了“大马拉小车”现象。,直线电机抽油机的特点： 直线电机抽油机具有作业方便、整机结构简单、启动电流低、高运行稳定、占地小、噪声低、运行维护费用低、节能良好(比旧抽油机节电47.47%)、运动轨迹合理等优点。抽油机还具有“上快下慢”、“上慢下快”、“上下同速 ”和“换向时停滞间抽”四种运动模式,皮带式抽油机的原理： 由电机驱动，经传动部分减速后，驱动下链轮旋转，使垂直布置的环形闭合轨迹链条在上、下链、链轮之间运转。装在轨迹链条的特殊链节与往返架上滑块中的主轴销相连，使往返架随轨迹链条周而复始的上下运动。由往返架上的上横梁连接着绕过顶部皮带滚筒的负荷皮带来带动光杆（抽油杆、抽油泵）往复运动抽油

23、。井下配套工具可根据井筒的环境和设计的要求，进行杆、管的合理组合和井下工具的配套，并根据油井的供液能力合理选择抽吸参数。,皮带式抽油机的特点：1）、可进行大泵深下、小泵深抽、稠油开采由于该机型最大负荷16.31t（目前生产国外还有1100 型（22t）、1200 型（28t），设计中受扭矩影响因素小，力臂短（0.46m），负荷利用率可达95%，可进行大泵深下、小泵深抽，与其它抽油机配同直径的泵相比可多下深10%-15%。2）、泵效高该机冲程长，冲程相对损失小、冲次小，泵的充满系数高，可达到80%。3）、工况好因皮带具有吸收振动的作用，又为均速运转，换向时瞬间加速，冲次又慢，所以机、杆、泵的惯性

24、载荷、动载荷减小，可减小抽油杆、油管的磨损，延长油井免修期。,皮带式抽油机的特点：4）、节能节电由于该机扭矩臂小，对抽油机扭矩要求较小，又因为匀速运动，瞬间加速，平衡效果好，所以所需电机功率小，省电30%-50%，节能节电效果好。与普通游梁式抽油机相比节电效果明显。5）、总机效益高因为抽油机节能节电，泵效高，机器磨损小等特点，所以总机效率高。6）、与电泵对比，用电量小（是电泵井用电量的1/3）、维护作业费用低、施工方便（不需专业化作业队伍）。7 ）、维护工作量少，调整平衡方便（每块15公斤），整体运输，安装方便。,皮带式抽油机的特点： 8）、整箱式减速箱运行平稳，噪音小，使用寿命长。9）、10

25、0%机械传动，可靠性高、耐用，整机受力均匀，润滑系统完善，维护要求低。后续投入少。,一、抽油装置（机、杆、泵） 1.抽油机（3）平衡方式：机械平衡和气动平衡 机械平衡又分为曲柄平衡、游粱平衡和复合平衡,第一节 抽油装置和泵的工作原理,一、抽油装置（机、杆、泵） 1.抽油机（4）型号说明：（CYJ10-3-48(H)B）CYJ游粱式抽油机系列代号；10悬点最大载荷(10KN)；3光杆最大冲程(m)；48减速箱输出轴最大扭矩(KNm)；H减速箱齿轮齿形代号；B平衡方式代号(B曲柄平衡；Y游梁平衡；F复合平衡；Q气动平衡),第一节 抽油装置和泵的工作原理,一、抽油装置（机、杆、泵） 2.抽油杆（1）

26、分类：常用的主要有钢制抽油杆、玻璃纤维抽油杆、空心抽油杆三种类型。此外，还有连续抽油杆、钢丝绳抽油杆、不锈钢抽油杆、非金属带状抽油杆等特殊用途的抽油杆。,第一节 抽油装置和泵的工作原理,一、抽油装置（机、杆、泵）,普通杆特点：结构简单、制造容易、成本低；直径小，有利于在油管中运行玻璃钢杆特点：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，可实现超行程，有利于提高泵效。空心杆特点：成本高，可用于热油循环和热电缆加热，也可通过空心通道向井内添加化学剂，适用于高含蜡、高凝固点的稠油井。,第一节 抽油装置和泵的工作原理,一、抽油装置（机、杆、泵） 2.抽油杆（2）符号

27、说明：CYG 25 / 120 C(B)CYG抽油杆代号；25抽油杆直径(mm)；120短抽油杆长度(mm)；C杆材强度代号(C40号、45号钢正火处理；B20CrMo钢调质处理) 常用的杆体直径有13mm、16mm、19mm、22mm、25mm和29mm,第一节 抽油装置和泵的工作原理,一、抽油装置（机、杆、泵）,2.抽油杆新型抽油杆的发展： 为满足大泵强采、小泵深抽、稠油井、高含蜡井、腐蚀井和斜井采油的需要，以增加杆的承载、耐腐蚀、耐磨损，提高杆的使用可靠性与寿命，已开发出多种特殊抽油杆，如加高强度抽油杆、玻璃钢抽油杆、铝合金抽油杆、不锈钢抽油杆、喷涂保护处理抽油杆、空心抽油杆、连续抽油杆

28、、钢丝绳抽油杆等。,第一节 抽油装置和泵的工作原理,一、抽油装置（机、杆、泵） 3.抽油泵（1）分类：管式泵和杆式泵 管式泵特点：泵径较大、排量大，适用于产量高、油井较浅、含砂较少的井使用。 杆式泵特点：泵径较小、排量低、适用于产量低的深井使用。,第一节 抽油装置和泵的工作原理,一、抽油装置（机、杆、泵） 3.抽油泵（2）型号说明：CYB/56/T/H/A/C/5/1.8/0.7CYB抽油泵代号；56泵径(mm)；T泵型式； H 泵筒型式； A 定位部位；C定位部件型式；5泵筒长度(m)，1.8柱塞长度(m)；0.7加长短节长度(m),第一节 抽油装置和泵的工作原理,二、泵的工作原理泵的工作原

29、理（1）上冲程（2）下冲程,第一节 抽油装置和泵的工作原理,工作原理： 深井泵是依靠抽油机带动抽油杆使活塞在衬套内部做往复运动来实现抽油的。,第一节 抽油装置和泵的工作原理,工作原理：,第一节 抽油装置和泵的工作原理,结构特点： 曲柄连杆机构和驴头均位于支架的前边，曲柄连杆机构存在一定的相位夹角（15度左右）和平衡相位角（20度左右）。前置型游梁式抽油机优点： 动载较小；悬点最大载荷较小；减速箱峰值扭矩降低；扭矩变化均匀；电动机动力降低，有明显的节能效果。主要适用于悬点载荷大于120kN、冲程大于3.6m的油井。前置型游梁式抽油机缺点： 结构不平衡大大增加；工作时间前冲力较大，影响基架的稳定性

30、。因此，在我国前置型游梁式抽油机应用尚不广泛。,结构特点： 实际上是一种前置型游梁式抽油机，不同之处在于曲柄上无平衡块。优点： 无平衡块，整机重量减轻约1/3；可根据油井工况的变化来调整平衡，操作方便；具有气体的软特性，平衡效果好缺点： 平衡缸加工制造费用增加，又附加了一套补气装置，使生产成本增加；平衡气缸系统在运转中易出故障，维修费用高，对操作和维修人员的技术要求高。,异相型游梁式抽油机是近十几年发展起来的一种性能较好的抽油机。从外形上看，它与常规型游梁式抽油机没有显著的差别。其特点是：1）上冲程曲柄转角（约192）大于下冲程的曲柄转角（约168），因此上冲程悬点运动较下冲程缓慢，降低了上冲

31、程悬点的加速度，从而降低了上冲程悬点的惯性载荷，提高了抽油机的承载能力。2）曲柄中心线与平衡重力臂中心线之间设置了一特殊的相位角，可降低净扭矩峰值，改善了减速箱的工作条件；同时可降低电机功率。据美国同类产品的资料报道，与常规式抽油机相比，可节省电机功率15%。,随着下泵深度和排液量的不断增加，同时经常出现稠油、高粘、多砂、水淹和强腐蚀等情况，因此采油工艺对抽油机提出了长冲程、低冲次、大泵深抽的要求，游梁式抽油机受其结构的限制，不能满足上述要求。为此，国内外研制了许多不同类型的无游梁式抽油机。目前，国内正在使用的无游梁式抽油机主要有链条式抽油机、增距式长冲程抽油机、宽带式抽油机几种。,链条式抽油

32、机的特点：1）冲程长，有利于稠油井开采；2）采用气动平衡，因而电机工作平稳，且平衡效果好；3）钢丝绳使用寿命短，易造成断链条事故。,增距式长冲程抽油机的特点：1）冲程长度调节方便，适应于深井、大排量抽油的需要；2）悬点运动规律近似简谐运动，变速加速度小，动载小，整机运转平稳；3）平衡效果好，节电；4）重量轻，占地面积小。,宽带式抽油机的特点：1）冲程长、冲次低、尤其适用于深井、稠油开采；2）结构紧凑，布局合理，体积小，重量轻，尤其运用于海洋采油；3）可不停机六级调节工程冲程；4） 采用直接平衡，效果恒下；5）运动特性好，与常规型抽油机相比，扭矩减少50%，动载减少1/2-1/3，实际承载能力增

33、加；6） 采用同频自动控制损局，整机运行平稳，噪音低，节电达10-35%。,一、深井泵采油（“三抽”设备）,（一）抽油机3、平衡方式：机械平衡和气动平衡 机械平衡又分为曲柄、游粱和复合平衡4、型号说明：（CYJ10-3-48(H)B）CYJ游粱式抽油机系列代号；10悬点最大载荷(10KN)；3光杆最大冲程(m)；48减速箱输出轴最大扭矩(KNm)；H减速箱齿轮齿形代号；B平衡方式代号(B曲柄平衡；Y游梁平衡；F复合平衡；Q气动平衡)CYJ常规型；CYJQ前置型；CYJY异相型,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油（“三抽”设备）,（二）抽油杆1、分类：常用的主要有钢制抽油杆、玻璃纤维抽油杆、空心

34、抽油杆三种类型。此外，还有连续抽油杆、钢丝绳抽油杆、不锈钢抽油杆、非金属带状抽油杆等特殊用途的抽油杆。,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油（“三抽”设备）,普通杆特点：结构简单、制造容易、成本低；直径小，有利于在油管中运行玻璃钢杆特点：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，可实现超行程，有利于提高泵效。空心杆特点：成本高，可用于热油循环和热电缆加热，也可通过空心通道向井内添加化学剂，适用于高含蜡、高凝固点的稠油井。,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油（“三抽”设备）,（二）抽油杆2、符号说明：CYG 25 / 120 C(B)CYG抽油杆代号；25抽油

35、杆直径(mm)；120短抽油杆长度(mm)；C杆材强度代号(C40号、45号钢正火处理；B20CrMo钢调质处理)根据需要可下入单级杆和多级杆。常用的杆体直径有13mm、16mm、19mm、22mm、25mm和29mm,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油（“三抽”设备）,（二）抽油杆3、新型抽油杆的发展： 为满足大泵强采、小泵深抽、稠油井、高含蜡井、腐蚀井和斜井采油的需要，以增加杆的承载、耐腐蚀、耐磨损，提高杆的使用可靠性与寿命，已开发出多种特殊抽油杆，如加高强度抽油杆、玻璃钢抽油杆、铝合金抽油杆、不锈钢抽油杆、喷涂保护处理抽油杆、空心抽油杆、连续抽油杆、钢丝绳抽油杆等。,采油方法有杆泵采油,

36、一、深井泵采油（“三抽”设备）,（三）抽油泵1、分类：普通抽油泵和特殊用途抽油泵 为满足开采复杂条件的要求，近年来，国内外研制出了具有特殊用途的抽油泵。国内推广的主要有：防砂卡泵、长柱塞泵、环阀式防气抽油泵、浸入式抽稠油泵、流线型抽油泵、流压反馈抽稠油泵、双向进油抽稠油泵等。,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油（“三抽”设备）,（三）抽油泵 普通式抽油泵主要由工作筒、柱塞、游动凡尔和固定凡尔组成。根据其结构不同可分为管式泵和杆式泵。 管式泵特点：泵径较大、排量大，适用于产量高、油井较浅、含砂较少的井使用。 杆式泵特点：泵径较小、排量低，适用于产量低的深井使用。,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采

37、油（“三抽”设备）,（三）抽油泵2、型号说明：CYB/56/T/H/A/C/5/1.8/0.7CYB抽油泵代号；56泵径(mm)；T泵型式； H 泵筒型式； A 定位部位；C定位部件型式；5泵筒长度(m)，1.8柱塞长度(m)；0.7加长短节长度(m),采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油（“三抽”设备）,（三）抽油泵3、工作原理： 深井泵是依靠抽油机带动抽油杆使活塞在衬套内部做往复运动来实现抽油的。,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油（“三抽”设备）,（三）抽油泵3、工作原理：,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油（“三抽”设备）,（三）抽油泵4、泵效：实际排量 / 理论排量 1） 泵工作的三个

38、基本环节： 活塞让出体积 原油进泵 原油从泵内排出,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油（“三抽”设备）,（三）抽油泵4、泵效： 2） 影响泵效的因素： 杆柱和管柱的弹性伸缩 气体和充不满 漏失（排出、吸入、其它）,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油（“三抽”设备）,（三）抽油泵4、泵效： 3） 提高泵效的措施： 选择合理的工作方式 确定合理的沉没度 改善泵结构 合理利用气体能量、减少气体影响,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油,（四）抽油机悬点运动规律及悬点载荷 1、抽油机悬点运动规律 ： 掌握抽油机悬点的位移、速度和加速度的变化规律是研究抽油装置动力学、进行抽油设计和分析其工作状况的基础。

39、作为一般计算分析，可简化为简谐运动和曲柄滑块运动两种形式分别进行研究。但做精确的分析计算和抽油机结构设计时，则必须按四连杆机构来研究抽油机的实际运动规律，可用图解法或根据解析式用计算机来精确计算每种抽油机的位移、速度和加速度。,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油,（四）抽油机悬点运动规律及悬点载荷 2、抽油机悬点载荷： 抽油机在不同抽汲参数下工作时，悬点所承受的载荷是选择抽油设备和分析设备工作状况的重要依据。因此必须了解悬点承受了哪些载荷和如何计算这些载荷。,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油,（四）抽油机悬点运动规律及悬点载荷 2、抽油机悬点载荷：,悬点承受的载荷,静载（杆柱、液柱） 惯性载

40、荷（杆柱、液柱）动载 摩擦载荷（固固、液固） 其它载荷（沉没压力 、井口回压、 振动、冲击 ）,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油,（五）系统效率1、定义：将液体举升至地面的有效功率与系统输入功率的比值。 有效功率：在一定的扬程下，将一定排量的井下液体提升到地面所需要的功率。也叫水功率。 输入功率：驱动抽油机的电动机的输入功率即为抽油机的输入功率。 光杆功率：光杆提升液体和克服井下各种阻力所消耗的功率为抽油机的光杆功率。,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油,（五）系统效率2、系统效率的分解： 根据抽油机系统工作的特点，可将抽油机系统的效率分为两部分：地面效率和井下效率。 以光杆悬绳器为界，悬绳

41、器以上的机械传动效率和电机运行效率的乘积为地面效率。 悬绳器以下从抽油泵到井口（包括回压）的效率为井下效率。,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油,（五）系统效率3、提高系统效率的措施： 据有关资料介绍及我们的研究表明，在我国有杆抽油系统效率不足20%。 提高有杆泵抽油系统效率的措施主要包括：采用节能型机采设备、加强管理、抽汲参数优选等。具体应从以下几方面考虑：,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油,（五）系统效率1）应用系统效率控制图,一区、二区：设计合理、抽汲参数匹配，管理较好，系统效率较高（正常）三区：设备选择较大，或抽汲参数不匹配，或供液不足，造成系统效率过低（不正常）,采油方法有杆泵采油

42、,一、深井泵采油,（五）系统效率1）应用系统效率控制图,调整区：设备选择过小；或抽汲参数设计不合理；或供液能力强，造成泵吸入口压力过高，系统效率过低（不正常）控制区：系统效率较高，但泵吸入口压力过高（基本正常）,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油,（五）系统效率2）解决“大马拉小车” “大马”指的是电气设备的能力（容量、功率）大；“小车”则指负载（各种工作机）量小，即所需的功率较小。大家常提到的“大马”主要是指最常用的电动机，当它与被拖动的机械不配套而容量过大时，即“大马拉小车”。 “大马拉小车”的结果是使电机电能利用率变差，对提高有杆泵抽油系统效率极为不利。,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采

43、油,（五）系统效率3）推广异相型曲柄平衡抽油机与前置型抽油机 国内外的研究与实践都表明，异相曲柄平衡抽油机与前置型抽油机节能幅度大，适应范围广，应积极推广。 一般来讲，悬点载荷在120kN以下的，可选择异相曲柄平衡抽油机；悬点载荷在120kN以上的，可考虑选择前置型抽油机。,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油,（五）系统效率4）保持适当的举升高度 有杆泵抽油系统效率随有效扬程的增加而增加。对于正常抽油机井，有效举升高度基本相当于举升高度，为使抽油机在高效率下运行，要保持适当的举升高度。,采油方法有杆泵采油,一、深井泵采油,（五）系统效率5）严防非正常漏失 对油田低效率井的分析表明，漏失（特别是

44、非正常漏失）严重影响井下效率。 主要包括油管漏失、游动凡尔漏失和固定凡尔漏失。,采油方法有杆泵采油,二、螺杆泵采油,螺杆泵是一种新型的机械采油设备。苏联于1973年首先研制成功采油用井下单螺杆泵，之后，美国、加拿大、法国等一些国家也相继研制和应用了螺杆泵采油。我国从1986年开始引进和使用螺杆泵采油。 采油螺杆泵，就其驱动方式来讲，可分为地面驱动和井下驱动两类。目前广泛应用的是地面驱动单螺杆泵。,采油方法有杆泵采油,（一）系统组成 螺杆泵主要由地面驱动和井下泵两部分组成。驱动部分由防爆电机、皮带轮、减速箱和光杆密封器组成。井下泵由接头、转子、定子、定位衬套和扶正器等组成。,二、螺杆泵采油,采油

45、方法有杆泵采油,二、螺杆泵采油,（二）工作原理 螺杆泵是靠空腔排油（即转子与定子间形成的一个个互不连通的封闭腔室），当转子转动时，封闭空腔沿轴线方向由吸入端向排出端方向运移。封闭腔在排出端消失，空腔内的原油也就随之由吸入端均匀地挤到排出端。同时，又在吸入端重新形成新的低压空腔将原油吸入。这样，封闭空腔不断地形成、运移和消失，原油便不断地充满、挤压和排出，从而把井中的原油不断地吸入，通过油管举升到井口。,采油方法有杆泵采油,二、螺杆泵采油,（三）特点1）结构简单，占地面积小，有利于海上平台和丛式井组采油；2）只有一个运动件（转子），适合稠油井和出砂井应用；3）无脉动排油特征；4）阀内无阀件和复杂

46、的流道，水力损失小；5）泵实际扬程受液体粘度影响大，粘度上升，泵杨程下降较大。,采油方法有杆泵采油,二、螺杆泵采油,（四）国内技术现状1）螺杆泵采油技术应用领域比较宽广，不仅在高粘、含气、含砂的油井上得到应用，而且在高含水、海上油井上也得到了应用。在发挥螺杆泵解决高粘度、高含气、高含砂油井井液抽汲难的优越性的同时，配合各种防砂措施和电加热空心抽油杆，使螺杆泵的应用领域不断拓宽。2）通过开发一系列专用配套装置，解决了驱动系统调控、管柱防脱与扶正、杆柱防脱与扶正、泵与抽油杆的对接、抽空保护、清防蜡解堵、工况诊断等技术难题。,采油方法有杆泵采油,二、螺杆泵采油,（四）国内技术现状3）通过研究螺杆泵系统所受作用力和力矩，建立了描述系统工作状况的数学模型，为螺杆泵采油系统的分析诊断奠定了基础。4）通过开展螺杆泵工况诊断和优化技术的研究，可以帮助人们正确判断油井工作状况，提供地面驱动系统、井筒内杆柱设计和泵型等方面的优化设计方案，提出调参的依据。,