第二节 水力活塞泵采油水力活塞泵是一种液压传动的无杆抽油设备 。 地面动力泵通过油管将动力液送到井下驱动油缸和换向阀,从而带动抽油泵抽油工作 。
应用：稠油井和高含蜡井,深井和定向井,且效率较高 。
一,系统组成及泵的工作原理井下部分 是水力活塞泵的主要机组,它由液动机,水力活塞泵和滑阀控制机构三个部件组成,起着抽油的主要作用；
地面部分 由地面动力泵,各种控制阀及动力液处理设备等组成,起着供给和处理动力液的作用；
中间部分 有中心动力油管以及供原油和工作过的乏动力液一起返回到地面的专门通道 。
工作过程：
分离器井口四通与动力液管环空返地面乏动力液和原油从油管抽油机往复运动井下液动机经排除管线和井口四通动力液过滤后流入从而抽油带动沿中心油管动力液加压后
分离出的气体排走,油则流回储罐 。 一部分油送到选油站,另一部分油滤清后再进入地面动力泵,作动力液使用 。
（ 1）下冲程 如图 11－ 12(a)
主控滑阀位于下死点。这时，高压动力液从中心油管经过通道 a进入液动机的下缸，作用在活塞的环形端面上；同时，高压动力液经过通道 b进入腔室 c，再由通道 d
进入液动机上缸，作用在活塞上端面上。由于活塞上、
下两端作用面积不同而产生压差，使液动机带动泵柱塞向下运动。活塞杆实际上是一个辅助控制滑阀，在杆身的上、下部开有控制槽 e和 f。当活塞杆接近下死点时，
上部控制槽 e沟通了主控滑阀上、下端的腔室 c和 g，使高压动力液由控制槽 e进入主控滑阀的下端腔室 g。由于主控滑阀下端面的面积大于上端面的面积，在高压动力液作用下便产生 压差，使主控滑阀推向上死点，从而
2,泵的工作原理
(2) 上冲程如图 11－ 12(b),主控滑阀位于上死点 。
动力液从中心油管经过通道 a进入液动机下缸 。
由于主控滑阀堵塞了通道 b,使高压动力液不能进入液动机的上缸 。 液动机上缸通过通道 d,主控滑阀中部的环形空间 h与抽取的原油相沟通 。
在液动机上,下缸的压差作用下,液动机活塞带动泵的柱塞向上运动 。 上缸中工作过的乏动力液和抽取的原油混合后举升到地面 。 当活塞杆接近上死点时,下部控制槽 f使主控滑阀的下腔室和抽取的原油相沟通,主控滑阀便被推向下死点,而液动机重新开始转入下冲程,上冲程便结束 。
差动式单作用水力活塞泵的优缺点优点,结构简单,并可以自由式安装 。
缺点,直径一定时排量较小以及在工作中压力不平衡 。
二,水力活塞泵的安装方式水力活塞泵的安装方式可分为 固定插入式,
套管固定式,平行自由式和套管自由式 四种 。 如图 11－ 13所示 。
2,套管固定式水力活塞泵井下机组随动力油管下入井底,并固定在一个套管封隔器上,动力液从动力油管送入井下机组,原油和乏动力液从动力油,套管的环形空间返回地面,所有的自由气须经水力活塞泵井下机组导出,如图 ［ 11－
13(b)］ 所示 。
3,平行自由式平行自由式安装方式有两个平行管柱 。 水力活塞泵井下机组从大直径管柱中下入井底,并在一个固定阀座上形成密封,同时上部也进入油管内壁的一个专用环箍处形成密封 。 原油和乏动力液从小直径管柱中排到地面,自由气不进泵而从套管中直接导出,如图 ［ 11－ 13(c)］ 所示 。
4,套管自由式套管自由式只需一根管柱下到一个套管封隔器上,井下机组从管柱中下至井底并在一个固定阀座上座封,
同时上部也进入油管内壁的一个专用环箍处形成密封 。
动力液从管柱中进入井底,原油及乏动力液从套管中排到地面,自由气必须从水力活塞泵井下机组导出,
如图 ［ 11－ 13(d)］ 所示 。
三,动力液循环系统及动力液
1,动力液循环系统水力活塞泵的动力液循环系统可分为 闭式循环 和 开式循环 两种 。
(1) 闭式循环系统比开式循环系统需多要一根管柱,比开式系统造价高,这是它没有被广泛采用的原因,但由于该系统的动力液罐比较小,
适用于市区和海上平台 。
(2) 开式循环系统只需两个井下通道：
一个是泵入动力液的导管；另一个是将乏动力液和采出液一起送到地面的导管 。 可以采用两根油管柱,
也可以采用一根管柱 。 使用一根管柱时,是利用油管和套管环形空间作为另一个通道 。 简易和经济是开式系统的重要特点 。
油动力液比水动力液性能好,但不利于安全,生态和环境保护 。
用水动力液,就必须要加入化学添加剂以改善水的某些性能,将造成生产成本提高,因而限定了水动力液只能在闭式系统中使用 。
开式系统可用油动力液,但由于动力油的成本较高,
并且运转时需要动力液处理装置,因此也将提高生产成本 。
2,动力液 (常用的动力液有水和油 )
四,
水力活塞泵泵送气体的安装方式成本最低,适于将气体泵送而不引起气锁的井,但泵送气体将降低泵效 。 因此,是否采取泵送气体,要由泵送气体时的泵效来决定 。 设计时一般应使泵效不低于
50％ (最低应大于 30％ )。 当泵效较低时则应将气体放空 。
例 11－ 1 已知,油层压力 14.0Mpa,井底流压为
7.0Mpa时日产油量为 16.0m^3/d,含水率为 33％,气油比为 90,原油饱和压力为 14.2Mpa.问当产液量为
28m^3/d时,能否泵送气体 。
解,根据沃格尔方程,求得极限产量 =34.1 。
当产液量为 28时,
求得流压 =5.1。
由图 11－ 14查得,在该例条件下,泵效大约为 55％ 。
因此,可以泵送气体 。
=34.1
maxq dm /3
2)
0.14
(8.0
0.14
2.0
1
1.34
28 wfwf pp
wfp
五,水力活塞泵的选择原则：首先要满足排量的要求,其次应使举升能力最大 。
依据：
泵规格参数表 (表 11-2)
最大 PE（压力比）值
dH
3 0 4 8
液马达活塞作用面积泵端活塞面积压力比
PE越小，则泵的举升能力越强。
应用：稠油井和高含蜡井,深井和定向井,且效率较高 。
一,系统组成及泵的工作原理井下部分 是水力活塞泵的主要机组,它由液动机,水力活塞泵和滑阀控制机构三个部件组成,起着抽油的主要作用；
地面部分 由地面动力泵,各种控制阀及动力液处理设备等组成,起着供给和处理动力液的作用；
中间部分 有中心动力油管以及供原油和工作过的乏动力液一起返回到地面的专门通道 。
工作过程：
分离器井口四通与动力液管环空返地面乏动力液和原油从油管抽油机往复运动井下液动机经排除管线和井口四通动力液过滤后流入从而抽油带动沿中心油管动力液加压后
分离出的气体排走,油则流回储罐 。 一部分油送到选油站,另一部分油滤清后再进入地面动力泵,作动力液使用 。
（ 1）下冲程 如图 11－ 12(a)
主控滑阀位于下死点。这时，高压动力液从中心油管经过通道 a进入液动机的下缸，作用在活塞的环形端面上；同时，高压动力液经过通道 b进入腔室 c，再由通道 d
进入液动机上缸，作用在活塞上端面上。由于活塞上、
下两端作用面积不同而产生压差，使液动机带动泵柱塞向下运动。活塞杆实际上是一个辅助控制滑阀，在杆身的上、下部开有控制槽 e和 f。当活塞杆接近下死点时，
上部控制槽 e沟通了主控滑阀上、下端的腔室 c和 g，使高压动力液由控制槽 e进入主控滑阀的下端腔室 g。由于主控滑阀下端面的面积大于上端面的面积，在高压动力液作用下便产生 压差，使主控滑阀推向上死点，从而
2,泵的工作原理
(2) 上冲程如图 11－ 12(b),主控滑阀位于上死点 。
动力液从中心油管经过通道 a进入液动机下缸 。
由于主控滑阀堵塞了通道 b,使高压动力液不能进入液动机的上缸 。 液动机上缸通过通道 d,主控滑阀中部的环形空间 h与抽取的原油相沟通 。
在液动机上,下缸的压差作用下,液动机活塞带动泵的柱塞向上运动 。 上缸中工作过的乏动力液和抽取的原油混合后举升到地面 。 当活塞杆接近上死点时,下部控制槽 f使主控滑阀的下腔室和抽取的原油相沟通,主控滑阀便被推向下死点,而液动机重新开始转入下冲程,上冲程便结束 。
差动式单作用水力活塞泵的优缺点优点,结构简单,并可以自由式安装 。
缺点,直径一定时排量较小以及在工作中压力不平衡 。
二,水力活塞泵的安装方式水力活塞泵的安装方式可分为 固定插入式,
套管固定式,平行自由式和套管自由式 四种 。 如图 11－ 13所示 。
2,套管固定式水力活塞泵井下机组随动力油管下入井底,并固定在一个套管封隔器上,动力液从动力油管送入井下机组,原油和乏动力液从动力油,套管的环形空间返回地面,所有的自由气须经水力活塞泵井下机组导出,如图 ［ 11－
13(b)］ 所示 。
3,平行自由式平行自由式安装方式有两个平行管柱 。 水力活塞泵井下机组从大直径管柱中下入井底,并在一个固定阀座上形成密封,同时上部也进入油管内壁的一个专用环箍处形成密封 。 原油和乏动力液从小直径管柱中排到地面,自由气不进泵而从套管中直接导出,如图 ［ 11－ 13(c)］ 所示 。
4,套管自由式套管自由式只需一根管柱下到一个套管封隔器上,井下机组从管柱中下至井底并在一个固定阀座上座封,
同时上部也进入油管内壁的一个专用环箍处形成密封 。
动力液从管柱中进入井底,原油及乏动力液从套管中排到地面,自由气必须从水力活塞泵井下机组导出,
如图 ［ 11－ 13(d)］ 所示 。
三,动力液循环系统及动力液
1,动力液循环系统水力活塞泵的动力液循环系统可分为 闭式循环 和 开式循环 两种 。
(1) 闭式循环系统比开式循环系统需多要一根管柱,比开式系统造价高,这是它没有被广泛采用的原因,但由于该系统的动力液罐比较小,
适用于市区和海上平台 。
(2) 开式循环系统只需两个井下通道：
一个是泵入动力液的导管；另一个是将乏动力液和采出液一起送到地面的导管 。 可以采用两根油管柱,
也可以采用一根管柱 。 使用一根管柱时,是利用油管和套管环形空间作为另一个通道 。 简易和经济是开式系统的重要特点 。
油动力液比水动力液性能好,但不利于安全,生态和环境保护 。
用水动力液,就必须要加入化学添加剂以改善水的某些性能,将造成生产成本提高,因而限定了水动力液只能在闭式系统中使用 。
开式系统可用油动力液,但由于动力油的成本较高,
并且运转时需要动力液处理装置,因此也将提高生产成本 。
2,动力液 (常用的动力液有水和油 )
四,
水力活塞泵泵送气体的安装方式成本最低,适于将气体泵送而不引起气锁的井,但泵送气体将降低泵效 。 因此,是否采取泵送气体,要由泵送气体时的泵效来决定 。 设计时一般应使泵效不低于
50％ (最低应大于 30％ )。 当泵效较低时则应将气体放空 。
例 11－ 1 已知,油层压力 14.0Mpa,井底流压为
7.0Mpa时日产油量为 16.0m^3/d,含水率为 33％,气油比为 90,原油饱和压力为 14.2Mpa.问当产液量为
28m^3/d时,能否泵送气体 。
解,根据沃格尔方程,求得极限产量 =34.1 。
当产液量为 28时,
求得流压 =5.1。
由图 11－ 14查得,在该例条件下,泵效大约为 55％ 。
因此,可以泵送气体 。
=34.1
maxq dm /3
2)
0.14
(8.0
0.14
2.0
1
1.34
28 wfwf pp
wfp
五,水力活塞泵的选择原则：首先要满足排量的要求,其次应使举升能力最大 。
依据：
泵规格参数表 (表 11-2)
最大 PE（压力比）值
dH
3 0 4 8
液马达活塞作用面积泵端活塞面积压力比
PE越小，则泵的举升能力越强。
