機械採油

機械採油指的是對於不能自噴的油井，依靠人工從地面向井內補充能量，從而將原油舉升到地面的採油方法。按舉升原油的方式，機械採油可分為氣舉採油法和深井泵採油法。

基本介紹

• 中文名：機械採油
• 外文名：artificial lift
• 領域：油氣開採
• 方法：氣舉法、深井泵採油法

介紹

當油層的能量不足以維持自噴時，則必須人為地從地面補充能量，才能把原油舉升出井口。如果補充能量的方式是用機械能量把油采出地面，就稱為機械採油。

機械採油可分為氣舉採油法和深井泵採油法。目前，國內外機械採油裝置主要分有桿泵和無桿泵兩大類。有桿泵地面動力設備帶動抽油機，並通過抽油桿帶動深井泵。無桿泵不藉助抽油桿來傳遞動力的抽油設備。目前無桿泵的種類很多，如水力活塞泵、電動潛油離心泵、射流泵、振動泵、螺桿泵等。目前套用最廣泛的還是游梁式抽油機深井泵裝置。因為此裝置結構合理、經久耐用、管理方便、適用範圍廣。

有桿泵採油

有桿泵採油是指游梁式有桿泵採油方法，該方法以其結構簡單、適應性強以及壽命長等特點，成為目前最主要的機械採油方法。

設備

游梁式有桿泵採油系統主要由抽油機、抽油桿和抽油泵“三抽”設備組成。其工作過程是：由動力機經傳動皮帶將高速旋轉運動傳遞給減速箱，經三軸二級減速後，再由曲柄連桿機構將旋轉運動變為游梁的上、下擺動，掛在驢頭上的懸繩器通過抽油桿帶動抽油泵柱塞做上、下往復運動，從而將原油抽汲到地面。

（1）抽油機

抽油機是有桿泵採油的主要地面設備，按是否有游梁，可將其分為游梁式抽油機和無游梁式抽油機。
游梁式抽油機是通過游梁和曲柄連桿機構將曲柄的圓周運動轉變為驢頭的上、下擺動。按結構不同可將其分為常規型和前置型兩類。常規型游梁式抽油機是目前礦場上使用最為普遍的抽油機，其特點是支架在驢頭和曲柄連桿之間，上、下衝程時間相等。前置型游梁式抽油機的減速箱在支架的前面，縮短了游梁的長度，使得抽油機的規格尺寸大為減少，並且由於支點前移，使上、下衝程時間不等。為提高衝程、節約能源及改善抽油機的結構特性和受力狀態，國內外還出現了許多變形抽油機，如異相型、旋轉驢頭式、大輪式以及六桿式雙游梁等抽油機。

為減輕抽油機重量，擴大設備的使用範圍以及改善其技術經濟指標，國內外研製了許多不同類型的無游梁式抽油機。其特點多為長衝程低沖次，適合於深井和稠油井採油。目前，無游梁式抽油機主要有：鏈條式、增距式和寬頻式抽油機。
（2）抽油泵
抽油泵是有桿泵抽油系統中的主要設備，主要由工作筒(外筒和襯套)、活(柱)塞及閥(遊動閥和固定閥)組成。抽油泵按其結構不同可分為管式泵和桿式泵。管式泵適用於下泵深度不大、產量較高的井。桿式泵適用於下泵深度較大，但產量較低的井。

由於井液性質的複雜性，對泵往往有特殊要求，因此，從用途上又可將抽油泵分為常規泵和特種泵。特種泵主要有防沙泵、防氣泵、抽稠油泵、分抽混出泵和雙作用泵以及各種組合泵等。
（3）光桿和抽油桿

光桿主要用於連線驢頭鋼絲繩與井下抽油桿，並同井口密封盒配合密封井口。常用的抽油桿主要有普通抽油桿、玻璃纖維抽油桿和空心抽油桿三種。普通抽油桿的特點：機構簡單、製造容易、成本低、直徑小，有利於在油管中上下運動。因此，它主要用於常規有桿泵抽油方式。玻璃纖維抽油桿的特點是：耐腐蝕，有利於延長壽命；重量輕，有利於降低抽油機懸點載荷和節約能量；彈性模量小，可實現超衝程，有利於提高泵效。空心抽油桿由空心圓管制成，成本較高，它可用於熱油循環和熱電纜加熱等特殊抽油工藝，也可以通過空心通道向井內添加化學藥劑。適用於高含蠟、高凝固點的稠油井。

優點

(1)其設計方法及設備結構簡單，管理方便，操作和搬遷容易，對一般油井都比較適用。並可用於小井眼油井和分層開採的油井，可把油井開採至非常低的壓力。

(2)通常採取自然排氣，因此有利於天然氣從井內排出，比較容易消除氣體影響。

(3)具有較大的靈活性，當油井的產能變化時，能通過調節泵徑和其它工作參數，使泵的排量同油井的產能相適應。
(4)能方便地進行各種地面和井下測試，可及時準確地分析地面和井下設備的工作狀況。
(5)適用於開採高粘原油，同時也比較容易處理井下結蠟、結垢和腐蝕等問題。

缺點

(1)在井身彎曲的油井中往往產生嚴重磨損，使抽油桿和油管的損壞頻率升高，因此會影響油井的正常生產，同時使採油成本增加。

(2)當井液含砂和其它固體顆粒較多時，極易出現卡泵。另外在油氣比過高時，排氣會使泵效降低，甚至會使泵發生“氣鎖”而失效。
(3)下泵深度受抽油桿強度的限制，並且隨著下泵深度的增加，泵效很快下降，事故頻率也隨之升高。當泵下到一定深度後，泵就會完全失效。
(4)設備體積較大，在市區使用引人注目，在海上油井上使用顯得過於笨重。電源必須架設到井口，因此不宜在沼澤、水網等地理條件比較複雜的地區使用。
(5)極易受結蠟的影響，而且還不能採用塗料油管來防蠟和防腐。

無桿泵採油

無桿泵採油是不藉助抽油桿來傳遞動力的抽油設備。目前無桿泵的種類很多，如水力活塞泵、電動潛油離心泵、射流泵、振動泵、螺桿泵等。目前套用最廣泛的還是游梁式抽油機深井泵裝置。因為此裝置結構合理、經久耐用、管理方便、適用範圍廣。

潛油電泵

潛油電泵的全稱是電動潛油離心泵(簡稱電泵)。它以排量大、自動化程度高等顯著的優點被廣泛套用於原油生產中，是目前重要的機械採油方法之一。

典型的潛油電泵井系統主要由三部分組成：(1)地面部分，包括變壓器、控制屏、接線盒和特殊井口裝置等。(2)中間部分，主要有油管和電纜。(3)井下部分，包括多級離心泵、油氣分離器、潛油電機和保護器。上述三部分的核心是潛油電機、保護氣、油氣分離器、多級離心泵、潛油電纜、控制屏和變壓器七大部件。工作時，地面電源通過變壓器變為電機所需要的工作電壓，輸入到控制屏內，然後經由電纜將電能傳給井下電機，使電機帶動離心泵旋轉，把井液通過分離器抽入泵內，經泵的液體由泵的葉輪逐級增壓，經油管舉升到地面。

水力活塞泵

水力活塞泵是一種液壓傳動的無桿抽油設備，它是由地面動力泵通過油管將動力液送到井下驅動油缸和換向閥，從而帶動抽油泵抽油工作的一種人工舉升採油設備。

水力活塞泵系統由三部分組成：井下、地面和中間部分。井下部分是水力活塞泵的主要機組，它由液動機、水力活塞泵和滑閥控制機構三個部件組成，起著抽油的主要作用；地面部分由地面動力泵、各種控制閥及動力液處理設備等組成，起著供給和處理動力液的作用；中間部分有中心動力油管以及提供原油和工作過的乏動力液一起返回到地面的專門通道。

工作時候，動力液過濾後經動力泵加壓，在經排出管線及井口四通閥，沿中心油管送入井下，驅動井下機組中的往復式液動機工作。液動機通過活塞帶動抽油泵的柱塞做往復運動，使泵不斷地抽取原油。經液動機工作後的乏動力液和抽取的原油一起，從油管的環形空間排回到地面，在通過井口四通閥，流入油氣分離器進行油氣分離。分離出的氣體排走，油則流回儲罐。一部分油送到集油站，另一部分油濾清後再進入地面動力泵作動力液使用。

螺桿泵採油

螺桿泵是一種利用抽油桿旋轉運動進行抽油的人工舉升採油方法。自1930年發明螺桿泵以來，螺桿泵技術工藝不斷改進和完善，特別是合成橡膠技術和黏結技術的發展，使螺桿泵在石油開採中已得到了廣泛的套用。目前
在採用聚合物驅油的油田中，螺桿泵己成為常用的人工舉升方法。

螺桿泵是依靠空腔排油即轉子在泵筒(定子)中做行星運動的結果。轉子和定子就位後，形成了一個個互不連通的封閉腔。當轉子轉動時，封閉腔沿軸線方向由吸入端向排出端方向運動，封閉腔在排出端消失，其中在空腔內所充滿的液體也就隨著它的運動由吸入端均勻地推擠到排出端，同時又在吸入端重新形成新的低壓空封閉腔，將液體吸入。這樣封閉腔不斷地形成、運動、消失，液體也不斷地充滿、擠壓、排出，把井中的原油不斷地吸入，通過油管舉升到井口。由於螺桿泵設計簡單，沒有閥的磨損，不會由於砂子、鹽、蠟或其它影響因素而阻塞。

氣舉採油

原理

氣舉是一種人為地把氣體(天然氣或空氣)壓入井內使井下液流舉升到地面的的方法。按進氣的連續性，氣舉可分為連續氣舉與間歇氣舉兩大類。

連續氣舉是將高壓氣體連續地注入井內，使其和地層流入井底的流體一同連續從井口噴出的氣舉方式，它適用與採油指數高和因井深造成井底壓力較高的井。

間歇氣舉是將高壓氣間歇的注入井中，將地層流入井底的流體周期性地舉升到地面的氣舉方式。間歇氣舉時，地面一般要配套使用間歇氣舉控制器(時間—周期控制器)。間歇氣舉既可用於地產井，也可用於採油指數高、
井底壓力低，或者採油指數與井底壓力都低的井。

特點

(1)靈活性高。氣舉採油的井口、井下設備比較簡單，管理調節方便，產量具有較大的靈活性。若一口井設計得當，通過氣舉，產量也許能達到1000桶/日，或僅僅只有50桶/日。這樣只需要一種裝置，就可以按照不同的生產需求進行有效的生產。

(2)適應性強。特別是對於海上採油、深井、斜井、井中含沙、水、氣較多和含有腐蝕性成分而不適宜用泵進行舉升的油井，都可以採用氣舉採油法，在新井誘導油流及作業井的排液方面氣舉也有其優越性。

(3)故障率低。氣舉井的事故率低，在所有人工舉升中是最低的21%。
(4)投資大，使用受限制。氣舉裝置採油需要壓縮機站及大量高壓管線，地面設備系統複雜，投資大，且氣體能量利用率低，需要大量的天然氣，因此使用受到限制。