泵抽采油法,
人工举升采油法的一种(见人工举升采油法)。在油井中下入抽油泵,把油藏中产出的液体泵送到地面的方法,简称抽油法。此法所用的抽油泵按动力传动方式分为有杆和无杆两类。
有杆泵是最常用的单缸单作用抽油泵(图1),其排油量取决于泵径和泵的冲程、冲数。有杆泵分杆式泵、管式泵两类。一套完整的有杆泵机组包括抽油机、抽油杆柱和抽油泵(图2)。
抽油机主要是把动力机(一般是电动机)的圆周运动转变为往复直线运动,带动抽油杆和泵,抽油机有游梁式和无游梁式两种。前者使用最普遍,中国一些矿场使用的
链条抽油机属后一种(见彩图)。抽油杆柱是连接抽油机和抽油泵的长杆柱,长逾千米,因交变载荷所引起的振动和弹性变形,使抽油杆悬点的冲程和泵的柱塞冲程有较大差别。抽油泵的直径和冲程、冲数要根据每口油井的生产特征,进行设计计算来优选。在泵的入口处安装气体分离装置──
气锚,或者增加泵的下入深度,以降低流体中的含气量对抽油泵充满程度(即体积效率)的影响。
有杆泵是一个自重系统,抽油杆的截面增加时,其载荷也随着增大。各种材质制成的抽油杆的下入深度,都是有极限的,要增加泵的下入深度,主要须改变抽油杆的材质、热处理工艺和级次。根据抽油杆的弹性和地层流体的特征,在选择工作制度时,要选用冲程、冲数的有利组合。有杆泵的工作深度在国外已超过3000m,抽油机的载荷已超过25t,泵的排量与井深有关,有些浅井日排量可以高达400m3,一般中深井可达200m3,但抽油井的产量主要根据油层的生产能力。有杆抽油机泵组的主要优点是结构简单,维修管理方便,在中深井中泵的效率为50%左右,适用于中、低产量的井。目前世界上有85%以上的油井用
机械采油法生产,其中绝大部分用有杆泵。
无杆泵适用于大产量的中深井或深井和斜井。在工业上应用的是电动潜油泵、
水力活塞泵和水力喷射泵。
电动潜油泵 是一套
多级离心泵和电动机直接连接的机泵组。由动力电缆把电送给井下的电机以驱动离心泵,把井中的流体泵送到地面,由于机泵组是在套管内使用,机泵的直径受到限制,所以采取细长的形状(图3)。为防止井下流体(特别是水)进入电
枢使电机失效,需采取特殊的密封装置,并在泵和电动机的连接部位加装保护器。泵的排量受井眼尺寸的限制,扬程决定于泵的级数,二者都取决于电动机的功率。电动潜油泵适用于中、高产液量,含气和砂较少的稀油或含水原油的油井。一般日排量为100~1000m3、扬程在2000m以内时,效率较高,可用于斜井。建井较简单,管理方便,免修期较长,泵效率在60%左右;但不适用于高含气的井和带腐蚀性流体的井,下井后泵的排量不能调节,机泵组成本较高,起下作业和检修都比较复杂。
水力活塞泵 利用地面泵注入液体驱动井下
液压马达带动井下泵,把井下的液体泵出地面。水力活塞泵的工作原理与有杆泵相似,只是往复运动用液压马达和换向阀来实现(图4)。水力活塞泵的井下泵有单作用和双作用两种,地面泵都用
高压柱塞泵。流程有两种:①开式流程。单管结构,以低粘度原油为动力液,既能减少管道摩擦阻力,又可降低
抽出油的粘度,并与采出液混在一起采出地面。②闭式流程。用轻油或水为动力液,用水时要增添润滑剂和防腐剂,自行循环不与产出的液体相混,工作过程中只需作少量的补充。水力活塞泵可以单井运转,也可以建泵组集中管理,排量适应范围宽,从每日几十到上千立方米等,适用于深井、高扬程井、稠油井、斜井。优点是可任意调节排量,起下泵可不起油管,操作和管理方便。泵效率可达85%以上。缺点是地面要多建一条高压管线,动力液要处理,增加了建井和管理成本。
水力射流泵 带有喷嘴和扩散器的抽油泵(图5)。水力射流泵没有运动零件,结构简单,成本低,管理方便,但效率低,不高于30~35%,造成的
生产压差太小,只适用于高压高产井。一般仅在水力活塞泵的前期即油井的压力较高、排量较大时使用;当压力降低、排量减少时,改用水力活塞泵。
K.E.Brown,The Technology of Artificial Lift Methods. Vol.1st ed.,Petroleum Publ.Co.,Tulsa,1980.