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抽油泵
抽油泵
从地层中开采石油的方法可分为两大类:
一类是利用地层本身的能量来举升原油,称为自喷采油;另一类是由于地层本身能量不足,必须人为地用机械设备给井内液体补充能量,才能将原油举升到地面,称为人工举升采油法或机械采油法。
目前,油田人工举升方式主要有气举采油、有杆泵采油和无杆泵采油。
一、抽油泵分类、结构及工作原理
抽油泵是有杆泵机械采油的关键井下设备,按结构可分为管式泵和杆式泵两种。
对于符合抽油泵标准设计和制造的抽油泵称为常规抽油泵,对于专门用途的抽油泵,稠油泵、防气泵、防砂泵、防腐泵和耐磨泵等,称为特殊用途的抽油泵。
(一)管式泵
管式泵按结构可分为组合抽油泵和整筒抽油泵。
1.组合抽油泵:
由外工作筒和镶在外工作筒里的衬套、柱塞(柱塞内有上、下游动阀)和固定阀组成。
2.整筒抽油泵:
由泵筒、柱塞(柱塞内有上、下游动阀)和固定阀组成。
它与组合抽油泵比具有以下优点:
结构简单,重量轻,没有衬套,在运输和下井过程中无衬套错位现象发生,泵筒长度可以做得更长,可做成适应长冲程抽油泵。
整筒泵是国内外抽油泵的发展方向。
(二)杆式泵
杆式泵是整个泵在地面组装好后接在抽油杆柱的下端,整体通过油管下入由预先安装在油管预定位置上带卡簧的工作筒内。
杆式泵的特点是:
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。
二、抽油泵型号表示方法
标记示例:
CYB—44RHAM3—1.2代表公称直径为φ44mm,泵筒长度为3m的厚壁筒,金属柱塞长1.2m,顶部机械式固定的杆式泵。
CYB—38RHBM4.5—1.5代表公称直径为φ38mm,泵筒长度为4.5m的厚壁筒,金属柱塞长1.5m,底部机械式固定的杆式泵。
CYB—70TL4.5—1.2—0.6代表公称直径为φ70mm,泵筒长度为4.5m的多节衬套式组合泵,金属柱塞长1.2m,有一节0.6m长的加长短节的管式泵。
三、抽油泵的工作原理
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,用s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。
(一)上冲程
上冲程:
抽油杆柱带动活塞向上运动。
活塞上的游动阀受管内液柱压力作用而关闭,泵内压力(柱塞下面的)随之下降,固定阀在环形空间液柱压力(沉没压力)与泵内压力构成的压差作用下而被打开,如果油管内已充满液体,在井口将排出相当于柱塞冲程长度的一段液体。
所以,上冲程是泵内吸入液体,井口排出液体的过程。
造成泵吸入的条件是泵内压力(吸入压力)低于沉没压力。
(二)下冲程
下冲程:
抽油杆柱带动活塞向下运动。
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,使泵排出液体。
由于相当于柱塞冲程长度的一段光杆从井外进入油管,所以将排挤出相当于这段光杆体积的液体。
因此,下冲程是泵向油管内排液的过程。
造成泵排出液体的条件是泵内压力(排除压力)高于柱塞以上的液柱压力
抽油泵是由泵筒、柱塞、游动阀(排出阀、出油阀)和固定阀(吸入阀、进油阀)组成的容积式往复泵。
如图2.2中所示.在柱塞开始向上运动之间,
游动阀的上腔和下腔的压力相等,游动阀由于阀球的自重而下落,游动阀关闭,不出油。
当柱塞上行对,因为阀门已经关闭,并且柱塞和泵筒又形成液体密封,所以游动阀上腔的全部液体就随同柱塞被提升。
柱塞上行腾出了游动阀下面的空间,这是在两个阀门之间的压力低于油管与套筒之间的环形空间的压力,从而固定阀打开,使液体流入泵内,填满柱塞下面的空间。
在下冲程时,髓着固定阀的关闭和柱塞开始下行,在两阀之间的压力大于油管中液柱造成的压力时,游动阀就打开,这时油管中的液柱重量就从杆柱转移到油管上。
在工作筒下端的固定凡尔组成,其工作原理如下:
上冲程(图2.2a),抽油杆柱带柱塞向上运动,活塞上的游动阀受管内液柱压
力而关闭。
此时,泵内(柱塞下面的)压力降低,固定阀在环形空间液柱压力(沉没
压力)与泵内压力之差的作用下被打开。
如果油管内己充满液体,在井口将排出相
当于柱塞冲程长度的一段液体。
所以上冲程是泵内吸入液体、井口排出液体的过
程。
造成泵吸入的条件是泵内压力(吸入压力)低于沉没压力;
下冲程(图2.2b),抽油杆柱带着柱塞向下运动,固定阀一开始就关闭,泵内
压力增高到大于柱塞以上液体压力时,游动阀被顶开,柱塞下部的液体通过游动
阀进入柱塞上部,使泵排出液体。
由于有相当于冲程长度的一段光杆从井外进入
油管,所以将排挤出相当于这段光杆体积的液体。
所以,下冲程是泵向油管内排液的过程。
造成泵排出液体的条件是泵内压力
(排出压力)高于柱塞以上的液体压力。
柱塞上下抽汲一次为一个冲程,在一个冲
程内完成进油与排油的过程。
光杆从上死点到下死点的距离称为光杆冲程长度,
简称光杆冲程。
鞠
综上所述,泵的工作原理可概括为:
活塞上行时吸液入泵,排液出井;活塞
下行时泵内液体转入油管,不排液出井。
在理想情况下,当泵充满度很好时,是
上下冲程都出油。
当不考虑液体运动的滞后现象,从井口观察排油时,应当是光
杆上行时排油忽大,光杆下行时排油忽小,这一忽大忽小是周期性的变化。
实际
上,由于原油中混有天然气,有压缩性,使液体运动滞后于活塞运动,同时由于
泵受多种因素影响,所以井口实际排油时呈复杂状况
1)上冲程
抽油杆柱带柱塞向上运
动,如图2-2(a)所示。
活塞上
的游动阀受管内液柱压力而关
闭。
此时,泵内(柱塞下面的)
压力降低,固定阀在环形空间液
柱压力(沉没压力)与泵内压力
之差的作用下被打开。
如果油管
内己充满液体,在井口将排出相
当于柱塞冲程长度的一段液体。
所以上冲程是泵内吸入液
体、井口排出液体的过程。
造成
泵吸入的条件是泵内压力(吸入
压力)低于沉没压力。
2)下冲程
抽油杆柱带着柱塞向下运
动,如图2—2(b)所示。
固定阀
一开始就关闭,泵内压力增高到
大于柱塞以上液体压力时,游动
阀被顶开,柱塞下部的液体通过
游动阀进入柱塞上部,使泵排出
1.2抽油泵的工作原理
泵的柱塞上、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,即指柱塞在上、下死点间的位移,称为柱塞冲程。
每分钟内完成上、下冲程的次数称为冲次。
泵的工作原理
1一排出阀;2--柱塞:
3一泉筒;4一吸入阀
(a)上冲程(b)下冲程
图2-2泵的工作原理图
Fig.2—2Theoperatingprinciplesketchmapofpump
2.1.2.1泵的抽汲过程
(1)上冲程抽油杆柱带着柱塞向上运动,如图2-2(a)所示。
柱塞下面
的下泵腔,容积增大,压力减小,进油阀在其上下压差的作用下打开,原油进入下腔,与此同时,出油阀在其上下压差作用下关闭,柱塞上面的上腔内的原油沿排油管排到地面。
所以,上冲程是泵内吸入液体、井口排出液体的过程。
造成泵吸入的条件是泵内压力(吸入压力)低于沉没压力。
(2)下冲程抽油杆柱带着柱塞向下运动,如图2-2(b)所示。
固定阀一
开始就关闭,泵内压力增高到大丁二柱塞以上液柱压力时,游动阀被顶开,
柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部,使泵排出液体。
由丁二有相当于冲程长度的一段光杆从井121处进入油管,所以将排挤出相当于这段光杆体积的液体。
所以,下冲程是泵向油管内排液的过程。
造成泵排出液体的条件是泵内压力高出柱塞以上的液柱压力。
2.1.2.2泵的理论排量泵的工作过程是由三个基本过程所组成,即柱塞在泵内让出容积、井内液体迸泵和从泵内排出井内液体。
在理想情况下,
柱塞上、下一次过程中进入和排出的液体体积都等于柱塞让出的体积,则每日排量为
2.1.3抽油泵工作特点
抽油泵的工作原理与往复泵相同,但由于抽油泵特殊的工作环境决定
了其在结构、工作参数等方面的特殊性:
(1)抽油泵在井下上千米的地方工作,柱塞上下产生很大的压差,要维持柱塞与泵筒间的密封性和耐磨性,提高泵的工作效率,就需要耐压泵筒和较长的柱塞,结构有足够的强度。
(2)并下恶劣、复杂的工作条件,对柱塞、阀、泵筒等从结构、材质、
加工质量与热处理工艺等方面提出了严格的要求。
(3)由于泵在井下工作,给设备正常维修带来不便。
抽油泵从实用方面
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