第四章 无杆泵采油.doc

无杆泵采油一般将利用抽油杆柱上下往复运动进行驱动的抽油设备统称为有杆抽油设备(井数多规模大);凡是不用抽油杆柱传递能量,而是利用电缆或高压液体传递能量的抽油设备统称为无杆抽油设备。利用抽油杆柱旋转运动的井下螺杆泵装置虽然也有抽油杆,但****惯上将其列入无杆抽油设备。本章主要介绍潜油电泵、螺杆泵、水力射流泵和水力活塞泵抽油装置、采油及工艺设计方法。第一节潜油电泵采油潜油电泵(ESP,ElectricSubmersiblePump)全称电动潜油离心泵,简称电泵或电潜泵,是将电动机和多级离心泵一起下入油井液面以下的采油设备。主要特点是排液量大、自动化程度高,目前广泛应用于非自喷高产井、高含水井和海上油田。一、潜油电泵采油系统如图4-1所示,潜油电泵采油系统主要由电机、保护器、气液分离器、多级离心泵、电缆、接线盒、控制屏和变压器等部件组成。除了上述基本部件外,还可选用一些附属部件,如单流阀、泄油阀、扶正器、井下压力测量仪表和变速驱动装置等。该系统的工作原理是地面电源通过变压器、控制屏和电缆将电能输送给井下电机,带动多级离心泵叶轮旋转,将电能转换为机械能,把井液举升到地面。图4-)电机电机用于驱动离心泵转动。井下电机一般为两极三相鼠笼感应电机,工作原理与地面电机相同,在60Hz时的转速为3500rpm(r/min),-735kW,根据实际需要电机可以采用几级串联达到特定的功率。电机内充满电机油,用于润滑和导热,运行电机产生的热量由电机油通过电机外壳传给井液,井液将热量带走冷却电机,因此电机必须安装在井液流过的地方。2)保护器保护器主要用于将电机与井液隔开,平衡电机内压力和井筒压力。保护器的作用是连接电机的驱动轴与泵轴,连接电机壳与泵壳;保护器的充油部分与容许压力下的井液连通时,保证电机驱动轴密封,防止井液进入电机;当电机运行时,电机内的润滑油因温度升高而膨胀,保护器内有足够的空间储存因膨胀而溢出的电机油,防止电机内压力上升过高,反之当油温下降收缩时,保护器内的油又补充给电机;保护器中的止推轴承用于承受泵轴重量和各种不平衡力;保护器外壳也作为电机油附加冷却面;可以罩住电机的止推轴承。普遍使用的保护器包括连通式、沉淀式和胶囊式,主要区别在于隔离电机和井液的方式不同。3)气液分离器气液分离器的作用是将游离气从井液中分离,减小气体对泵特性的影响。当泵吸入口气液比超过10%时,泵的特性变差,甚至可能发生气锁,因此采用分离器使进泵的气量在泵能承受的范围之内。分离器的分离能力由分离效率描述,分离效率是套管产气量与泵吸入口条件下游离气量之比。分离器主要包括沉降式和旋转式。沉降分离器只能处理泵吸入口气液比在10%以下的井液,而且分离效率最高只能达到37%。旋转式分离器能处理泵吸入口气液比在30%以内的井液,分离效率高达90%。分离器应根据泵吸入口游离气量进行选择。如果分离器能力一定,反过来可确定泵的最小吸入压力和井的产能。对于气体含量很高的井,还须选用高级气体处理装置。该装置根据压降越低流体混合越均匀的原理工作。气液混合物在进泵前均匀混合使之接近单相流动,防止气锁,以提高泵效。4)电缆电缆用于向井下电机供电,它由电缆卡子固定在油管上的动力电缆和带电缆头的电机扁电缆组成。电缆主要包括圆电缆和扁电缆,扁电缆主要用于电机或套管环形空间间隔较小的井。电缆中的导线有铜的或铝的,可以有多股,导线之间和导线外部有绝缘层,绝缘层必须耐温、耐压、耐井液浸蚀,有时在绝缘层外有一个铅护套,在护套外用金属铠皮进行铠装保护。不同型号电缆的电压降不同,如图4-2所示。电缆的型号用数字表示。铜线电缆型号有1#、2#、4#、6#、8#、10#,铝线电缆有2/0#、1/0#、2#、4#、6#、8#。图4-2电缆电压降5)控制屏控制屏主要用于控制井下电机的运行,它由电机启动器、过载和欠载保护、手动开关、时间继电器、电流表组成。控制屏的电压范围为600~4900V。控制屏的用途是自动控制潜油电泵系统的启动和停机;具有短路、过载、欠载保护功能,以及欠载延时自动启动功能;通过电器仪表随时测量电流和电压,可以跟踪系统运行状况;应用变频控制屏可以灵活调节和控制产量的大小。变频控制屏可以改变传给井下电机的频率。变频控制屏通过变速驱动装置进行工作,变速驱动装置是一个可编程的集成控制系统。变频控制屏的频率可以在30~90Hz内任意变化,改变电机转速,灵活调节泵的排量,这种控制屏不会把电源瞬变传到井下,而且具有软启动功能,减少机组的损坏。6)变压器变压器用于将交流电的电源电压转变为井下电机所需要的电压,它是根据电磁感应原理工作的。一般采用三种变压器:三个单相变压器、三相标准变压器和三相自耦变压器。7)接线盒在井口和控制屏之间必须装一个接线盒。