抽油泵

常用井下装置

抽油泵是指由抽油机带动把井内原油举升到地面的井下装置。普通抽油泵主要由泵筒、吸入阀、活塞、排除阀四大部分组成。按照抽油泵在井下的固定方式，可分为管式泵和杆式泵。

定义

抽油泵是由抽油机带动把井内原油抽到地面的常用井下装置。普通抽油泵主要由泵筒、吸入阀、活塞、排除阀四大部分组成。按照抽油泵在井下的固定方式，可分为管式泵和杆式泵。

需满足条件

抽油泵是抽油的井下设备。它所抽汲的液体中含有砂、蜡、水、气及腐蚀性物质, 又在数百米到上千米的井下工作, 泵内压力可能高达10 MPa 以上。所以, 它的工作环境复杂, 条件恶劣, 而泵工作的好坏又直接影响到油井产量。因此抽油泵一般应满足下列要求:

(1 ) 结构简单、强度高、质量好、连接部分密封可靠;

(2 ) 制造材料耐磨和抗腐蚀性好, 使用寿命长;

(3 ) 规格类型能满足油井排液量的需要, 适应性强;

(4 ) 便于起下;

(5 ) 在结构上应考虑防砂、防气, 并带有必要的辅助设备。

国际常用分类

管式泵

管式泵又称油管泵，特点是把外筒、衬套和吸入阀在地面组装好并接在油管下部先下入井中，然后把装有排出阀的活塞用抽油杆通过油管下入泵中。

衬套由材料加工成若干节，衬入外筒内部。活塞是用无缝钢管制成的中空圆柱体，外表面光滑带有环状沟槽，作用是让进入活塞与衬套间隙的砂粒聚集在沟槽内，防止砂粒磨损活塞与衬套，并且沟槽中存的油起润滑活塞表面的作用。

检泵起泵时为泄掉油管中的油，可采用可打捞的吸入阀（固定阀），通过下放杆柱，让活塞下端的卡扣咬住吸入阀的打捞头，把吸入阀提出。但是这种泵由于吸入阀打捞头占据泵内空间，使泵的防冲距和余隙容积大，容易受气体的影响而降低泵效。大多数下入管式泵的井，是在油管下部安装泄油器，通过打开泄油器卸掉油管中的油。在下入大泵的井中，由于活塞直径大于油管内径，不能通过油管下入活塞，采用的方法是先把活塞随油管下入井中，后下入抽油杆柱，利用一个称为脱接器的装置与泵中活塞对接。

管式泵结构简单，成本低，在相同油管直径下允许下入的泵径较杆式泵大，因而排量大。但检泵时必须起下油管，修井工作量大，故适用于下泵深度不大，产量较高的井。

杆式泵

杆式抽油泵又称为插入泵，其中定筒式顶部固定杆式泵特点是有内外两个工作筒，外工作筒上端装有椎体座及卡簧（卡簧的位置为下泵深度），下泵时把外工作筒随油管先下入井中，然后装有衬套、活塞的内工作筒接在抽油杆的下端下入到外工作筒中并由卡簧固定。另外还有固定点在泵筒底部的定筒式底部固定杆式泵，以及将活塞固定在底部，由抽油杆带动泵筒上下往复运动的动筒式底部固定杆式泵。

检泵时不需要起出油管，而是通过抽油杆把内工作筒拔出。杆式泵检泵方便，但结构复杂，制造成本高，在相同的油管直径下允许下入的泵径教管式泵要小，适用于下泵深度较大，产量较小的油井。

常规抽油泵存在金属活塞和衬套加工要求高，制造不方便，且易磨损的缺点。

特殊专用分类

国内特殊井况专用抽油泵分类

液压反馈抽稠泵

1、工作原理：

该泵由两台不同泵径的泵串接而成，中心管将上、下柱塞连为一体。上冲程时，柱塞总成上行，上柱塞与下泵筒之间的环腔体积增大，压力减小，进油阀打开，出油阀在油管内液柱压力作用下关闭，井液经进/排油接头进入环腔内。下冲程时，柱塞总成下行，上柱塞与下泵筒之间的环腔体积减小，压力增大，环腔中的井液通过进/排油接头使进油阀关闭，出油阀打开，经上柱塞内孔通道排入到油管中。此时，由于进油阀关闭，油管内的液柱的压力通过进油阀施加在下柱塞上（液压反馈力），强迫柱塞克服稠油的摩擦阻力下行。

2、结构特点

⑴该泵由两根泵筒、两根柱塞组成，下冲程时产生较大的反馈力，大大减少了杆柱下行阻力，改善了抽油杆的受力状况；

⑵阀罩为四槽流线型结构，流道面积大，流动阻力小，提高了泵的充满系数；适用于粘度在2000mPa.s以下的原油开采。

长柱塞防砂泵

1. 工作原理：

抽油过程与普通抽油泵相似，在抽油过程中，井内液体通过桥式进油阀总成的侧向进油孔进入泵内，由柱塞排至泵上。

2. 结构特点：

⑴泵效高：由于该泵的上游动阀罩始终暴露在泵筒之外，因此出油过流断面不受泵筒内径的限制，故出油阻力较常规泵小。柱塞下行阻力也较小，泵效较高，因此也适用于抽稠油。

⑵柱塞始终封住泵筒，使管柱内的砂粒不易在泵筒与柱塞之间沉积。

⑶有独立的沉砂通道，避免了所沉砂粒再次被抽出。

⑷如合同无规定我厂按II级间隙。

动筒式防砂泵

1、工作原理：

上冲程时，抽油杆带动泵筒上行，出油阀关闭，泵筒腔内空间增大，压力下降，井内的液体启开进油阀进入到泵腔内。下冲程时，泵筒下行，泵内压力增高，出油阀打开，进油阀关闭，泵内液体排入油管内。

2、结构特点：

⑴泵筒作上、下运动，而柱塞靠加长管固定在管柱上。

⑵出油阀始终在泵筒之上，停抽时，避免砂埋、砂卡。沉积到泵筒和外管环形空间的砂子可避免再次被抽出。

⑶柱塞加长管属细长杆类，稳定性差，因此该泵不适宜作长冲程泵和在稠油井中使用；

⑷泵筒在油管中上、下运动，运动空间受限制，该泵的排量较小；由于进油凡尔小于出油凡尔，对液流有阻抗作用。

过桥防气抽油泵

1、工作原理：

上冲程时，柱塞在最底位置，由于上部油管的高液压，上、下游动阀关闭，柱塞上行，在压差的作用下使固定阀打开进油，井下压力驱使地层液体通过固定阀流入到泵筒内；

下冲程时，油液压力驱使和游动阀打开，油液从柱塞下面通过柱塞内孔游动阀流向柱塞上面，从而流入到油管内。

2、结构特点：

过桥泵就是常规泵的上、下接箍之间搭一个受力桥（过桥泵外管），而泵筒仅靠一端悬挂固定于外管内，这样就避免了因承受悬挂尾管、锚定油管锚、坐封封隔器产生的拉伸力而使泵筒发生缩径或弯曲变形。

防落物抽油泵

1、工作原理：

当柱塞上行时，固定阀开启，游动阀关闭，油液会被提升至泵筒下腔室内。柱塞继续上行，至规定冲程后，上冲程结束，油液充满整个泵腔室。

当柱塞下行时，固定阀关闭，游动阀开启，油液顺柱塞上行到泵筒上腔室内、油管。下冲程结束。

2、结构特点：

⑴泵底部固定凡尔采用了环型空间设计，落物空间大，避免了因砂粒和残留物直接的下落导致进油口堵塞。

⑵独特的固定凡尔进出油口设计，避免因柱塞的往复运动使砂粒和残留物做往复运动而导致的整泵进出油口堵塞现象发生。

双作用抽油泵

1、工作原理：

上冲程时下部固定阀打开。与此同时，上腔室体积减小，压力增大，上固定阀关闭，下游动阀关闭，上腔室的油流启开上游动阀，通过上柱塞排出地面。

下冲程时下固定阀关闭，下游动阀打开，上游动阀关闭，原油通过下柱塞、上柱塞、进入油管。与此同时，上腔室体积增大，压力降低，上固定阀打开，原油从油管与套管的环形空间进入汲油。

2、结构特点：

⑴一个往复冲程可完成两次汲油和排油的过程，比泵径和工作参数完全相同的抽油泵提高了产液量。

⑵因为下冲程时杆柱下行阻力较大，不宜在原油粘度过大而出砂严重的油井中使用，且抽油杆柱易断脱。

抽砂泵

1、工作原理：

冲头、沉砂油管、抽砂泵、油管。按下井次序接好后，随着动力油管的不断下入，冲头接触砂面，指重表悬重下降，当沉砂油管重量完全加在砂面上时，抽砂泵柱塞下行，这时指重表有一个稳定的指重值，就是动力油管的重量，当抽砂泵的柱塞至下死点位置时，指重表悬重稍有下降既开始上提，上提过程中，砂子通过冲头被吸入沉砂油管，当上提至指重表的指重值大于动力油管指重值时立即下放，重复以上过程，完成抽砂作业。

2、结构特点：

⑴安全，不污染油层，节约环境污染处理费用。

⑵节约水泥车，罐车劳务，减轻工人劳动强度。工人劳动强度比传统水力冲砂工艺低。

⑶缩短作业周期，不等不靠水泥车、罐车。

⑷减少泵站水处理费用。

⑸特别对于漏失井，节约使用暂堵剂的费用。

斜井泵

1、工作原理

该泵由泵筒、柱塞、旋转活动接头、游动阀、固定阀、外管、旋转管塞、泵筒接箍等部件组成。

上冲程：抽油杆带动柱塞上行，游动阀关闭，此时工作腔体积增大，形成低压腔，固定阀打开，泵腔进油。

下冲程：柱塞在杆柱带动下下行，工作腔体积减小，形成高压腔，游动阀打开，同时固定阀关闭，泵腔出油。

与常规抽油泵相比，柱塞下部增加了旋转管塞，在抽汲过程中，依靠井液的冲击作用力产生的分力带动柱塞旋转，柱塞上部与抽油杆采用活接头连接实现柱塞的自由旋转。解决了斜井中柱塞泵筒偏磨现象。

2、结构特点

主要用于斜井、定向井、侧钻井中，可在倾斜角小于65°的油井中使用。

采用了具有导向筋结构的流线型阀罩，解决了抽油泵以较大倾斜角安装时阀球关闭滞后的问题；增加了柱塞旋转器，使柱塞在抽汲过程中相对于泵筒自动旋转，消除了柱塞与泵筒之间的偏磨现象。

防腐泵

1、结构特点

结构简单、泵效高、耐腐性能强、泵筒柱塞采用耐腐蚀材料处理、该泵的所有标准件均采取防腐处理。

2、注意事项

下泵前, 用通井规检验油管，不得超冲程使用，严禁在拐点及其下部使用，泵下需连接筛管，出砂井中使用时泵下必须配防砂装置或进行防砂处理，不能在含气较高的油井中使用。

工作原理

在泵工作时过程中，活塞是主动件，作用是通过改变泵内的压力。泵阀是从动件，仅当满足阀球下方的压力大于其上方压力时才打开，让液体通过阀座孔向上流，否则阀关闭阻止液体向下流。

上冲程（图1左）抽油杆带着活塞向上运动，活塞上的游动阀受阀球自重和管内压力作用关闭。泵内（活塞下方）容积增大压力降低，固定阀在环形空间液柱压力（沉没压力）与泵内压力差的作用下被打开，原油进泵，同时井口排出液体。

下冲程（图1右）

抽油杆带着活塞向下运动，固定阀关闭，活塞挤压泵中液体使泵内压力升高到高于活塞上方压力时，游动阀被顶开，泵中液体排到活塞上方的油管中同时由于光杆进入井筒，在井口挤出相当于光杆体积的液体。

影响泵效因素

影响泵效的因素很多, 但从深井泵工作的三个基本环节( 活塞让出体积, 原油进泵和从泵内排出原油) 来看, 可归结为以下三个方面。

(1 ) 抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩。由于深井泵工作特点, 抽油杆柱和油管柱在工作过程中承受着交变载荷, 从而发生弹性伸缩, 使活塞冲程小于光杆冲程, 因而减小了活塞让出的体积。

(2 ) 气体和充不满的影响。当泵内吸入油气混合物后, 气体占据了活塞让出的部分空间, 油来不及进入泵内, 或者当泵的排量大于油层供油能力时, 也会使进入泵内的油量减少。

(3 ) 漏失的影响。活塞与衬套的间隙及阀和其他连接部件间的漏失都会使实际排量减少。只要保证泵的制造质量和装配质量, 在下泵后一定时间内, 漏失的影响是不大的。但当液体有腐蚀性或含砂时, 将会由于对泵的腐蚀和磨损使漏失迅速增加。泵内结蜡和沉砂会使阀关闭不严, 甚至被卡而严重破坏泵的工作。在这些情况下, 除改善泵的结构、提高泵的抗腐蚀性能外, 主要是采取防砂及防蜡措施, 以及定期检泵来维持泵的正常工作。

提高泵效措施

要提高泵效就必须设法减少上述三方面的影响。

1. 抽油杆和油管的弹性伸缩对活塞冲程的影响活塞冲程小于光杆冲程是造成泵效小于1 的不可避免的因素。抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩愈大, 活塞冲程和光杆冲程差别也越大, 泵效就愈低。抽油杆柱所受的载荷不同, 则伸缩变形的大小不同。如前所述, 抽油杆柱所承受的载荷主要有: 抽油杆柱重量及活塞以上液柱重量( 总称静载荷)、抽油杆柱和液柱的惯性载荷及抽油杆柱的振动载荷( 总称动载荷)。下面就分别研究在这些载荷作用下引起的抽油杆柱及油管的弹性变形, 以及对活塞冲程的影响。

2. 气体对泵效的影响

在深井泵开采期, 多数油田是在流压低于饱和压力下生产, 即使在高于饱和压力下生产, 泵口压力也低于饱和压力。因此, 在抽汲时总是气液两相同时进泵, 气体进泵必然减少进入泵内的液体量而降低泵效。当气体影响严重时, 可能发生“气锁”, 即在抽汲时由于气体在泵内压缩和膨胀, 吸入和排除阀无法打开, 出现抽不出油的现象。

若油层能量低, 或原油粘度大, 使泵吸入阻力很大, 往往在油还未充满泵筒时, 活塞就已开始下行, 出现所谓充不满现象, 从而降低泵效。对于这种情况, 一般可采用加深泵挂,增大沉没度, 或选用合理的抽汲参数, 以适应油层的供油能力。对于稠油, 还可采取降粘措施。

3. 漏失影响

影响泵效的漏失包括:

(1 )排出部分漏失。活塞与衬套的间隙漏失, 游动阀漏失, 都会使从泵内排出的油量减少。

(2 ) 吸入部分漏失。固定阀漏失会减少进入泵内的油量。

(3 ) 其他部分的漏失。尽管泵工作正常, 由于油管螺纹、泵的连接部分及泄油器不严都会因漏失而降低泵效。

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