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人工举升技术概述
2023-02-03
九游

油田开采的初期,油藏往往有较大能量,石油依靠能量可由地下流至地上。随着油藏能量不断消耗,当油藏能量不足以靠自身能量使石油沿井筒流至地面时,必须人为的补充能量才能使石油开采至地面,九游统称其为人工举升。

本节课将为大家介绍人工举升含义,机采电泵系统构成及各部分功能及海上电潜泵机组安装过程等。
Oilmooc VC No.13 人工举升技术概述
人工举升含义将油气从井底举升到地面的人为技术
人工举升是人为向井底补充能量,维持一个低的井底生产压力,使地层能够输出所要求的油藏流体。
针对在自喷晚期或者由于地层的地质特点,一开始就不能自喷的油井,九游就必须安装一个合适的人工举升装置来进行油气的开采。
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井底为节点的节点分析图

如上图所示,随着油田不断开发,地层能量逐渐消耗,IPR曲线下移,这时需安装人工举升装置,下移油管流入曲线,以获得更低的井底流压,从而维持产量。
人工举升类型有杆泵和无杆泵采油技术
有杆泵采油主要是指利用抽油杆上下往复运动进行驱动的抽油方式。
无杆泵采油是指利用电缆或高压液体传递能量进行抽油的方式。主要包括电潜泵、螺杆泵、水力射流、气举采油等。

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有杆泵采油示意图

渤海矿区常用举升类型电潜泵和螺杆泵
渤海矿区常用的举升类型为电潜泵和螺杆泵技术。
电潜泵技术是把离心泵和电动机下入井中,把油举升到地面的采油技术。
电潜泵是由多级叶导轮串联在一起的一种电动离心泵,与普通离心泵工作原理相似。

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潜油电泵组件图

螺杆泵是以液体产生的旋转位移为泵送基础的一种新型采油装置。
螺杆泵工作原理
螺杆泵是一种容积泵,由两个相互啮合的螺旋组成,即转子和定子,或称螺杆或衬套组成。随着转子的转动,密封内的腔体由泵的吸入端向排出端运动。当螺杆泵在井下液体中工作时,井下流体在泵吸入口压力的作用下被压入螺杆泵敞开的腔室,并随着腔室的轴向移动,不断地排至泵出口。
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电潜泵采油系统构成井下和地面两大部分
电潜泵采油系统由井下和地面两大部分组成。
电潜泵的井下部分主要由电机、潜油泵、保护器、分离器、测压装置、动力电缆、单流阀、测压阀/泄油阀、扶正器、电缆护罩组成。
电潜泵的地面部分由配电盘、变压器、控制柜或变频器、接线盒和采油树井口组成,部分特殊油田还配有变频器集中切换控制柜。

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电潜泵系统构成示意图

1 电机
电潜泵电机又叫潜油电机,它是电潜泵机组的原动机,一般位于最下端。工作原理与普通三相异步电机一样,把电能转变成机械能。
2 潜油泵
潜油泵为多级离心泵。电潜泵分节,节中分级,每级就是一个离心泵。
3 保护器
是电潜泵所特有的。其 位于电机与气体分离器之间,上端与分离器相连,下端与电机相连,起保护电机作用。
4 气体分离器
气体分离器,又叫油气分离器,位于潜油泵的下端,是泵的入口。其作用是将油井生产流体中的自由气分离出来。
5 测压装置
电潜泵井测压系统有两大类,一类是电子式的,一类是机械式的。主要用于监测油井的供液和电机工作温度情况。
6 单流阀
其作用主要是:保持足够高的回压,使得泵在启动后能很快在额定点工作;防止停泵后泵以上流体回落引起机组反转脱扣;便于生产管柱验封。
7 泄油阀
是检泵作业上提管柱时油管内流体的排放口,以减轻修井机负荷和防止井液污染平台甲板和环境。
8 动力电缆电机与地面供电和控制系统相联系,传送电力纽带和PSI/PHD信号的通道。
9 电缆护罩电缆护罩与电缆一起通过绑带固定在油管外表面,防止电缆在下井过程中受到机械损伤。
10 扶正器
扶正器主要用于斜井,位于电机尾部,使电机居中,使得电机外部过流均匀,散热环境好,防止电机局部高温而损坏。
螺杆泵采油系统构成地面驱动螺杆泵与潜油电机驱动螺杆泵
地面驱动螺杆泵
地面驱动螺杆泵的动力装置在地面,其原动机一般是电机,通过不同的传输方式将电机的转动传输到井口上方的驱动头,然后通过抽油杆传递给井下螺杆泵的转子进行抽油。因此它也是由地面和地下两大系统组成。
地面系统
包括传动系统、传动头和联轴节总成三大部分。
图片螺杆泵的传动系统组成示意图
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井下系统
一般主要由定子、转子、回转筒、限位器、抽油杆、抽油杆扶正器、定子扶正器、尾管、封隔器、锚定装置等组成。地面驱动系统包括传动系统、传动头和联轴节总成三大部分。
潜油电机驱动螺杆泵
与电潜泵基本组成基本相似,所有运动件都在地下。地下抽油系统由潜油电机、齿轮减速器、保护器、挠性轴和潜油螺杆泵及吸入口等组成。诸如泄油阀、测压阀等管柱附件和地面系统与电潜泵一样。
图片潜油电机驱动螺杆泵井下系统
电潜泵机组安装过程入井前检查、设备入井
入井前检查
入井前需要对地面设备,井下机组,电机、保护器、分离器、离心泵及电缆等分别进行检查。
设备入井
常规机组顺序为扶正器+井下传感器+电机+保护器+分离器+泵+泵出口+油管。
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其它举升技术类型水力射流泵和气举采油
水力射流泵
水力射流泵简称射流泵,是一种特殊的水力泵。
工作原理
射流泵通过喷嘴将动力液高压势能转变为高速动能。在喉管内,高速动力液与低速产液混合,进行动量交换。通过扩散管将动能转变为静压,将混合物采到地面。
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气举采油
气举采油是指人为地从地面将高压气体注入停喷的油井中,以降低举升管中的油压梯度,利用气体的能量举升液体的一类人工举升方法。
工作原理
基于U型管原理,通过地面向油套环空(反举)或油管(正举)注入高压气体,使之与地层流体混合,降低液柱密度和对井底的回压,建立起将液体举升到地面的生产压差,从而提高油井产量。

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气举系统组成示意图

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