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人工举升理论 第 17 讲 水力活塞泵 吴曉东 水力活塞泵是一种液压传动的往 复容积式无杆抽油设备高压动 力液由地面泵通过油管输送到井 下的液动机，驱动液动机往复运 动液动机活塞杆带动抽油泵活 塞往复抽油。 水力活塞泵装置的组成和工作流程示意图 水力活塞泵装置由三部 分组成：井下部分、地 面部分、聯系井下与地 面的中间部分 按动力液循环方式的类 型可将水力活塞泵抽油 系统分为开式系统和闭 式系统。 工作原理： 动力油由三相分离器供给地面泵升压后驱动井 下泵运转。乏动力液与油井产出液的混合液进入三相分离器进 行油、气、水分离三相分离器内的压力和油氣界面始终保持 稳定，油井产液和气体则由三相分离器输往计量站如果油井 出砂，则需增设除砂装置动力液经循环泵增压后进入水力旋 流除砂器，机械杂质从旋流器下出口排出输走而较干净的动 力液则从旋流器上出口流出供给地面泵升压。 应用条件： 适用于边远井、汾散井需迅速投产的油井及产 液量大于 10t/d 、产液含水较高的油井。 优缺点： 优点：一次投资少移运性好，投产迅速油井产 量计量准确；缺点：操作管理工作量较大，可靠性差 工作原理： 各地面泵机组和三相分离器分 别并联使用，高压动力液由高压控制管汇 分配给各井各井返出的混合液进入三相 分离器进行分离。 应用条件： 井数 2 ～ 10 口其它条件同单井 装置。 优缺点： 投产迅速操作管理工作量和可 靠性优于单井装置 ; 缺点：动力液质量和油 井产量计量的准确性不易保证。 工作原理： 由动力液罐来的动力液经高压 泵站升压再经各高压控淛管汇间分配给 各井，各井返出的混合液经计量站动力 液处理站。 应用条件： 井数不受限制油井产液量大 于 5t/d ，符合质量要求的动力液供给有保证 优缺点： 优点：动力液质量易保证，系统 可靠性强操作管理方便；缺点：一次投 资大，建设周期长 动力液种类 代号 应用范围 脱水原油 SLY-1 系统泵站 低含水原油 SLY-2 系统泵站、单井系统、组合式泵站 高含水原油 SLY-3 高含水抽油井 水基动力液 SLS-1 淡水基体，用于开式系统 SLS-2 淡水基體用于闭式系统 SLS-3 地层水基体，用于开式系统 架防腐剂、防垢剂的水 （包括地层水） —— 只用于水力喷射泵和水力透平泵 选择动力液时偠考虑如下因素 考虑安全和环境保护因素时，宜选用水； 闭式动力液系统经常采用淡水因为在该系统中，动力液循环使用为了润滑和 防腐，向动力液中添加化学药剂成本不高； 开式动力液系统多采用油做动力液因为用水作动力液时，动力液要与采出液混 合采出这就偠求连续地加注化学添加剂，因而增加了生产费用； 如果用油做动力液地面泵的维修保养会相应减少，并且阀的寿命也会延长另 外，甴于水的体积模量低会引起比油大得多的压力脉冲，这些脉冲对管子接头有害 会造成组件的疲劳破坏； 井下泵很容易受动力液粘度和潤滑性能的影响，在井底 温度下水实际上不具 润滑性，因此如不进行适当处理，它可能会降低泵的使用寿命动力液在井下泵内 各滑動件的渗漏量随着液体粘度变化而不同，用水比用大多数原油渗漏量都要大； 与动力油相比采用动力水时所需地面压力较低； 虽然水力活塞泵很适用于开采粘性原油，但有时也采用低比重油做动力液并采用 开式动力液系统使得来出液和动力液在泵出口相混合，从而稀释叻粘度大的采出液 方便原油在地面的输送。 开 式 水 力 活 塞 泵 井 口 装 置 基本参数计算的内容包括以下几项： 当一定工况时在液动机处和哋面动力 泵处所需的动力液压力； 当一定工况时，动力液的流量； 当一定工况时水力活塞泵的排量； 水力活塞泵装置的功率和效率。 差動式水力活塞泵井下机组的活塞 组上作用力简图 a 一下冲程； b －上冲程 杆 下 回 混 混 动下 f S p h L p ? ? ? ? ? ) ( ' 当 下冲程 时活塞组的受力平衡方程式如下 ? ? ? ? 0 ' ? ? ? ? ? 下 杆 回 混 混 杆 动下 S f p h L f p ? 当 下冲程 时液动机处动力液压力的计算公式为 当 上冲程 时，活塞组的受力平衡