有杆泵抽油实验报告.docx
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有杆泵抽油实验报告.docx
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有杆泵抽油实验报告
有杆泵抽油实验报告
篇一:
有杆泵采油分析与系统的设计
东北石油大学高等教育自学考试
毕业设计(论文)
专业:
石油工程
考号:
姓名:
题目:
有杆泵采油分析与系统的设计
指导教师:
2010年9月19日
东北石油大学高等教育自学考试
毕业设计(论文)任务书
题目:
有杆泵采油分析与系统的设计专业:
石油工程考号:
姓名:
本题目应达到的基本要求:
主要内容及参考资料:
签发日期:
2010年6月
完成期限:
2010年9月
指导教师签名:
摘要
有杆泵采油是最广泛最主要的传统机械采油技术。
有杆泵采油包括游梁式有杆泵采油和地面驱动螺杆泵采油两种方法。
其中游梁式有杆泵采油方法以其结构简单、适应性强和寿命长等特点。
世界抽油机技术发展较快,科研人员研究开发了多种新型抽油机,特别无梁式抽油机的出现解决了很多常规机出现的弊端。
。
有杆泵采油的系统设计,新投产或转抽的油井,需要合理地选择抽油设备;油井投产后,还必须检验设计效果。
当设备的工作状况和油层工作状况发生变化时,还需要对原有的设计进行调整。
进行有杆泵采油井的系统选择设计应遵循的原则是:
符合油井及油层的工作条件、充分发挥油层的生产能力、设备利用率较高且有较长的免修期,以及有较高的系统效率和经济效益。
关键词:
有杆泵采油;游梁式;新机型;抽油机;系统设计
目录
第1章绪论............................................................................................................1
有杆泵采油的现状........................................................................................1
有杆泵采油存在的问题...............................................................................1
第2章有杆泵采油的简介分析............................................................................2
有杆泵采油井的系统组成..........................................................................2
泵的工作原理..............................................................................................5
第3章有杆泵采油的泵效影响因素....................................................................6
抽油杆和油管弹性伸缩的影响..................................................................6
气体和充不满的影响..................................................................................8
漏失的影响..................................................................................................9
提高泵效的措施..........................................................................................9
第4章有杆泵采油系统选择设计......................................................................10
井底流压的确定........................................................................................11
沉没度和沉没压力的确定.........................................................................11
下泵深度的确定.........................................................................................11
冲程和冲次的确定.....................................................................................12
抽油泵的选择.............................................................................................12
抽油杆的选择.............................................................................................13
抽油机、减速箱、电动机及其它附属设备的选择.................................16
设计的意义................................................................................................16
第5章结论..........................................................................................................17
参考文献................................................................................................................18
致谢......................................................................................................................19
第1章绪论
有杆泵采油的现状
大庆油田是全国最大的油田,目前油田常用的抽油机包括:
常规游梁式抽油机、前置式抽油机、异相曲柄抽油机、偏置式抽油机、摆杆式抽油机、双驴头式抽油机、复合轮式抽油机、摩擦换向式抽油机、六连杆增程式抽油机、偏轮式抽油机、B游梁式抽油机等等。
部分新型节能抽油机正在实验当中,由于大部分新型抽油机各有优缺点,所以还没有大批量投入使用
近年来,随着大庆油田老区块开发的不断深入,油田含水率迅速上升,开发经济效益逐年下降,剩余未动用储量绝大部分是有效厚度较小、储量丰度较低的难采储量。
目前,企业在资金紧张、降低基本建设投资和控制生产成本的情况下,对于老区块应何时改变采油方式,才能延长油田的经济开采期;新区块如何根据其地质条件,选择最佳的举升方式,使油田获得更大的经济效益,是企业面临的新问题。
因此,开展机械采油方式优选评价研究很有必要。
有杆泵采油系统的效率仅%,系统地面部分的效率为60%左右。
影响地面效率的主要因素是抽油机的悬点运动情况和平衡状况,而工作参数的配置影响悬点的运动,抽油机的平衡状况对电动机的工作有直接的影响。
此外,传送带,减速器等的传送效率也是影响着地面系统效率的因素。
为了使抽油机工作达到平衡状态,在下冲程把抽油杆自重做的功和电机输出的能量储存起来所采取的形式,称之为平衡方式。
目前常用的平衡方式有气动平衡和机械平衡。
气动平衡是通过游梁带动的活塞压缩气包中的气体,把下冲程中做的功储存成为气体的压缩能。
在上冲程中被压缩的气体膨胀,将储存的压缩能转换成膨胀能帮助电动机做功。
机械平衡是以增加平衡重块的位能来储存能量,而在上冲程中平衡重降低位能来帮助电动机做功的平衡方式。
机械平衡有三种类型,即游梁平衡、曲柄平衡和复合平衡。
1)游梁平衡是在游梁尾部加平衡重,适用于小型抽油机。
2)曲柄平衡是将平衡重加在曲柄上。
这种平衡方式便于调节平衡,并且可避免在游梁上造成过大的惯性力,适用于大型抽油机。
3)复合平衡在游梁尾部和曲柄上都加有平衡重,是上述两种方式的组
合,多用于中型抽油机。
有杆泵采油存在的问题
有杆泵抽油机是油田的主要采油设备,其不但使用数量大,用电量大,而且系统效率低,节电潜力巨大,虽然也有很多节能型抽油机用于油田,也确实起到了一定的节能效果,但由于多方面原因,大部分节能机不能很好的适应油田的生
篇二:
第三章有杆泵采油
第三章有杆泵采油
有杆泵一般是指利用抽油杆上下往复运动所驱动的柱塞式抽油泵。
有杆泵采油具有结构简单、适应性强和寿命长的特点,是目前国内外应用最广泛的机械采油方式。
本章将系统地介绍游梁式抽油机有杆抽油装置、采油原理、工艺设计及油井工况分析方法。
第一节有杆抽油装置
典型的有杆抽油装置主要由三部分组成,如图3-1所示。
一是地面驱动设备即抽油机;二是安装在油管柱下部的抽油泵;三是抽油杆柱,它把地面设备的运动和动力传递给井下抽油泵柱塞使其上下往复运动,使油管柱中的液体增压,将油层产液抽汲至地面。
就整个有杆抽油生产系统而言,还包括供给流体的油层、用于悬挂抽油泵并作为举升流体通道的油管柱、井下器具(油管锚、气锚、砂锚等)、油套管环形空间及井口装置等。
图3-1典型的有杆抽油生产系统
1-吸入阀;2-泵筒;3-排出阀;4-柱塞;5-抽油杆;6-动液面;7-油管;8-套管;9-三通;10-盘根盒;11-光
杆;12-驴头;13-游梁;14-连杆;15-曲柄;16-减速器;17-动力机(电动机)
一、抽油机
抽油机(pumpingunit)是有杆抽油的地面驱动设备。
按其基本结构抽油机可分为游梁式和无游梁式两大类,目前国内外应用最为广泛的是游梁式抽油机(俗称磕头机)。
游梁式抽油机主要由游梁—连杆—曲柄(四连杆)机构、减速机构(减速器)、动力设备(电动机)
和辅助装置等四部分组成,如图3-2所示。
游梁式抽油机工作时,传动皮带将电机的高速旋转运动传递给减速器的输入轴,经减速后由低速旋转的曲柄通过四连杆机构带动游梁作上下往复摆动。
游梁前端圆弧状的驴头经悬绳器带动抽油杆柱作上下往复直线运动。
根据结构形式不同游梁式抽油机分为常规型(普通型),异相型、前置型和异型等类型。
常规型和前置型是游梁式抽油机的两种基本型式。
1.常规型抽油机
常规型游梁抽油机如图3-2所示。
它是目前油田使用最广的一种抽油机。
其结构特点是:
支架位于游梁的中部,驴头和曲柄连杆分别位于游梁的两端,曲柄轴中心基本位于游梁尾轴承的正下方,上下冲程运行时间相等。
图3-2常规型游梁式抽油机结构
1-刹车装置;2-电动机;3-减速器皮带轮;4-减速器;5-输入轴;6-中间轴;7-输出轴;8-曲柄;9-连杆轴;10-支架;11-曲柄平衡块;12-连杆;13-横船轴;14-横船;15-游梁平衡块;16-游梁;17-
支架轴;18-驴头;19-悬绳器;20-底座
2.异相型抽油机
异相型抽油机是上世纪七十年代发展起来的一种性能较好的抽油机,如图3-3所示。
从外形上看,它与常规型抽油机并无显著差别,故常规型与异相型也称后置型抽油机。
其结构特点是:
曲柄轴中心与游梁尾轴承存在一定的水平距离;曲柄平衡重臂中心线与曲柄中心线存在偏移角(曲柄平衡相位角)。
使得上冲程的曲柄转角明显大于下冲程,从而降低了上冲程的运行速度、加速度和动载荷,达到减小抽油机载荷、延长抽油杆寿命和节能的目的。
图3-3异相型游梁式抽油机结构
1-刹车装置;2-电动机;3-减速器皮带轮;4-减速器;5-曲柄;6-曲柄平衡块;7-支架;8-曲柄平衡
重臂;9-连杆;10-游梁;11-驴头;12-悬绳器;13-底座
3.前置型抽油机
前置型抽油机(markIIpumpingunit)如图3-4所示。
其结构特点是:
支架位于游梁的一端,驴头和曲柄连杆同位于另一端。
在相同曲柄半径下,前置型的冲程长度明显大于常规型,抽油机的规格尺寸较常规型小巧。
这种抽油机上冲程运行时间长于下冲程运行时间,从而降低了上冲程的运行速度、加速度和动载荷。
前置型多为重型长冲程抽油机,除采用机械平衡方式外,还有采用气动平衡方式。
图3-4前置型游梁式抽油机结构
1-驴头;2-游梁;3-横梁;4-连杆;5-减速器;6-悬挂器;7-曲柄销;8-支架;9-曲
柄;10-底座;11-电动机;12-刹车装置
我国游梁式抽油机型号表示法如下:
例如:
规格代号为8-3-37的常规型游梁式抽油机,减速器采用点啮合双圆弧齿轮,平衡方式为曲柄平衡,型号为CYJ8-3-37HB。
表示抽油机的额定悬点载荷为80kN,光杆悬点最大冲程为3m,减速器额定扭矩为37kN·m。
为了增大冲程、节能及改善抽油机的结构特性和受力状态,国内外还发展了许多变形游梁式抽油机,如双驴头、旋转驴头、调径变矩、下偏杠铃以及斜井游梁式抽油机等。
为了扩大有杆抽油方式的适用范围,改善其技术经济指标,国内外还发展了许多不同类型的无游梁抽油机(特别超长冲程抽油机),如链条式、增距式和宽带式抽油机等,多为长冲程和慢冲次,以适应深井和稠油的特殊需要。
二、抽油泵
抽油泵(有杆泵suckerrodpump)是有杆抽油系统的井下关键设备,安装在油管柱的下部,沉没在井液中,通过抽油机、抽油杆传递的动力抽汲井内的液体。
它所抽汲的液体中常会含有蜡、砂、气、水及腐蚀性物质,在数百米到上千米的井下工作,泵内压力会高达20MPa以上。
为了使抽油泵能适应井下复杂的工作环境和恶劣的条件,对抽油泵基本要求是:
结构简单、强度高;工作可靠,使用寿命长;便于起下而且规格类型能满足不同油田的采油工艺需要。
1.泵的工作原理
抽油泵主要由泵筒、柱塞、固定阀和游动阀四部分组成。
泵筒即为缸套,其内装有带游动阀的柱塞。
柱塞与泵筒形成密封,用于从泵筒内排出液体。
固定阀(standingvalve)为泵的吸入阀(intakevalve),一般为球座型单流阀,抽油过程中该阀位置固定。
游动阀(travelingvalve)为泵的排出阀(exhaustvalve),它随柱塞运动。
柱塞上下运动一次称一个冲程,也称一个抽汲周期,其间完成泵进液和排液过程,如图3-5所示。
图3-5泵的工作原理
(a)上冲程(吸液进泵);(b)下冲程(排液出泵)
1)上冲程
在理想情况下,抽油杆柱向上拉动柱塞,如图3-5(a)所示。
柱塞上的游动阀受油管内液柱压力一开始就关闭。
此时,泵内(柱塞下面的)容积增大,压力降低,固定阀在油套环空液柱压力(沉没压力)与泵内压力之差的作用下被打开,原油被吸入泵内。
与此同时,如果油管内已逐渐被液体所充满,柱塞上面的一段液体将沿油管排到地面。
所以,上冲程是泵内吸入液体,井口排出液体的过程。
造成吸液进泵的条件是泵内压力(吸入压力)低于沉没压力。
2)下冲程
抽油杆柱向下推动柱塞,如图3-5(b)所示。
固定阀一开始就关闭,柱塞挤压固定阀和游动阀之间的液体,使泵内压力增高。
当泵内压力增加到大于柱塞以上液体压力时,游动阀被顶开,柱塞下面的液体通过游动阀进入柱塞上面,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,井口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于柱塞以上的液柱压力。
2.泵的理论排量
泵的工作过程是由三个基本环节组成:
柱塞在泵内让出容积、原油进泵和从泵内排出原油。
在理想情况下,柱塞上下一次吸入和排出的液体体积相等,即等于柱塞在上行时走过的几何体积APS。
所以,泵的理论排量(pumpdisplacement)为
Qt?
1440ApSn(3-1)式中Qt——泵的理论体积排量,m3/d;
Ap——柱塞截面积(πD2/4),m2;
D——泵径,m;
S——光杆冲程,m;
n——冲次,min-1。
3.抽油泵类型和结构
按抽油泵在油管中的固定方式分为管式泵和杆式泵两大类型。
通常对于符合抽油泵标准设计和制造的抽油泵称为常规泵;而具有专门用途,如稠油泵、防气泵、防砂卡泵等,与
篇三:
有杆泵采油分析与系统的设计
东北石油大学高等教育自学考试
毕业设计(论文)
专业:
石油工程
考号:
姓名:
题目:
有杆泵采油分析与系统的设计
指导教师:
2010年9月19日
东北石油大学高等教育自学考试
毕业设计(论文)任务书
题目:
有杆泵采油分析与系统的设计专业:
石油工程考号:
姓名:
本题目应达到的基本要求:
主要内容及参考资料:
签发日期:
2010年6月
完成期限:
2010年9月
指导教师签名:
摘要
有杆泵采油是最广泛最主要的传统机械采油技术。
有杆泵采油包括游梁式有杆泵采油和地面驱动螺杆泵采油两种方法。
其中游梁式有杆泵采油方法以其结构简单、适应性强和寿命长等特点。
世界抽油机技术发展较快,科研人员研究开发了多种新型抽油机,特别无梁式抽油机的出现解决了很多常规机出现的弊端。
。
有杆泵采油的系统设计,新投产或转抽的油井,需要合理地选择抽油设备;油井投产后,还必须检验设计效果。
当设备的工作状况和油层工作状况发生变化时,还需要对原有的设计进行调整。
进行有杆泵采油井的系统选择设计应遵循的原则是:
符合油井及油层的工作条件、充分发挥油层的生产能力、设备利用率较高且有较长的免修期,以及有较高的系统效率和经济效益。
关键词:
有杆泵采油;游梁式;新机型;抽油机;系统设计
目录
第1章绪论............................................................................................................1
有杆泵采油的现状........................................................................................1
有杆泵采油存在的问题...............................................................................1
第2章有杆泵采油的简介分析............................................................................2
有杆泵采油井的系统组成..........................................................................2
泵的工作原理..............................................................................................5
第3章有杆泵采油的泵效影响因素....................................................................6
抽油杆和油管弹性伸缩的影响..................................................................6
气体和充不满的影响..................................................................................8
漏失的影响..................................................................................................9
提高泵效的措施..........................................................................................9
第4章有杆泵采油系统选择设计......................................................................10
井底流压的确定........................................................................................11
沉没度和沉没压力的确定.........................................................................11
下泵深度的确定.........................................................................................11
冲程和冲次的确定.....................................................................................12
抽油泵的选择.............................................................................................12
抽油杆的选择.............................................................................................13
抽油机、减速箱、电动机及其它附属设备的选择.
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