人工舉升理論第17講水力活塞泵吳曉東第17講水力活塞泵水力活塞泵是一種液壓傳動的往復容積式無桿抽油設備。高壓動力液由地面泵通過油管輸送到井下的液動機，驅動液動機往復運動。液動機活塞桿帶動抽油泵活塞往復抽油。

水力活塞泵裝置的組成和工作流程水力活塞泵裝置的組成和工作流程示意圖水力活塞泵裝置由三部分組成：井下部分、地面部分、聯系井下與地面的中間部分。

按動力液循環方式的類型可將水力活塞泵抽油系統分為開式系統和閉式系統。

水力活塞泵單井裝置水力活塞泵單井裝置工作原理：動力油由三相分離器供給地面泵，升壓后驅動井下泵運轉。乏動力液與油井產出液的混合液進入三相分離器進行油、氣、水分離。三相分離器內的壓力和油氣界面始終保持穩定，油井產液和氣體則由三相分離器輸往計量站。如果油井出砂，則需增設除砂裝置。動力液經循環泵增壓后進入水力旋流除砂器，機械雜質從旋流器下出口排出輸走，而較干凈的動力液則從旋流器上出口流出供給地面泵升壓。應用條件：適用于邊遠井、分散井，需迅速投產的油井及產液量大于10t/d、產液含水較高的油井。優缺點：優點：一次投資少，移運性好，投產迅速，油井產量計量準確；缺點：操作管理工作量較大，可靠性差。

水力活塞泵組合式泵站水力活塞泵組合式泵站工作原理：各地面泵機組和三相分離器分別并聯使用，高壓動力液由高壓控制管匯分配給各井，各井返出的混合液進入三相分離器進行分離。應用條件：井數2～10口，其它條件同單井裝置。優缺點：投產迅速，操作管理工作量和可靠性優于單井裝置;缺點：動力液質量和油井產量計量的準確性不易保證。

水力活塞泵系統泵站水力活塞泵系統泵站工作原理：由動力液罐來的動力液經高壓泵站升壓，再經各高壓控制管匯間分配給各井，各井返出的混合液，經計量站動力液處理站。

應用條件：井數不受限制，油井產液量大于5t/d，符合質量要求的動力液供給有保證。優缺點：優點：動力液質量易保證，系統可靠性強，操作管理方便；缺點：一次投資大，建設周期長。

水力活塞泵井下機組的結構和工作原理動力液系統動力液種類代號應用范圍脫水原油SLY-1系統泵站低含水原油SLY-2系統泵站、單井系統、組合式泵站高含水原油SLY-3高含水抽油井水基動力液SLS-1淡水基體，用于開式系統SLS-2淡水基體，用于閉式系統SLS-3地層水基體，用于開式系統架防腐劑、防垢劑的水（包括地層水）——只用于水力噴射泵和水力透平泵動力液系統選擇動力液時，要考慮如下因素

考慮安全和環境保護因素時，宜選用水；閉式動力液系統經常采用淡水，因為在該系統中，動力液循環使用，為了潤滑和防腐，向動力液中添加化學藥劑成本不高；開式動力液系統多采用油做動力液，因為用水作動力液時，動力液要與采出液混合采出，這就要求連續地加注化學添加劑，因而增加了生產費用；如果用油做動力液，地面泵的維修保養會相應減少，并且閥的壽命也會延長，另外，由于水的體積模量低，會引起比油大得多的壓力脈沖，這些脈沖對管子接頭有害，會造成組件的疲勞破壞；井下泵很容易受動力液粘度和潤滑性能的影響，在井底溫度下，水實際上不具潤滑性，因此，如不進行適當處理，它可能會降低泵的使用壽命，動力液在井下泵內各滑動件的滲漏量隨著液體粘度變化而不同，用水比用大多數原油滲漏量都要大；與動力油相比，采用動力水時所需地面壓力較低；雖然水力活塞泵很適用于開采粘性原油，但有時也采用低比重油做動力液并采用開式動力液系統，使得來出液和動力液在泵出口相混合，從而稀釋了粘度大的采出液，方便原油在地面的輸送。

井口裝置開式水力活塞泵井口裝置

水力活塞泵裝置基本參數的計算基本參數計算的內容包括以下幾項：當一定工況時，在液動機處和地面動力泵處所需的動力液壓力；當一定工況時，動力液的流量；當一定工況時，水力活塞泵的排量；水力活塞泵裝置的功率和效率。

差動式水力活塞泵井下機組的活塞組上作用力簡圖a一下沖程；b－上沖程水力活塞泵裝置基本參數的計算水力活塞泵裝置基本參數的計算當下沖程時活塞組的受力平衡方程式如下

當下沖程時，液動機處動力液壓力的計算公式為

當上沖程時，活塞組的受力平衡方程式為：

當上沖程時，液動機處動力液壓力的計算公式為

水力活塞泵裝置基本參數的計算地面動力泵處給出的動力液壓力可由下式確定

下沖程

上沖程

液動機所需動力液流量由下式確定水力活塞泵裝置基本參數的計算活塞泵排量可由下式求得

水力活塞泵裝置基本參數的計算井下機組的有效功率N效由下式確定

水力活塞泵裝置的總功率N總由下式表示水力活塞泵裝置基本參數的計算水力活塞泵裝置的總效率η總可由下式計算

水力活塞泵井下機組的平均效率η井機是估價井下機組的結構和工作完善性的主要依據，它可用下式表示

水力活塞泵的工況診斷直觀分析判斷法直觀分析判斷法能夠作出比較準確的定性判斷和大體上的定量分析，對水力活塞泵采油井的管理十分必要。但該方法一直停留在人工觀察井口動力液壓力變化，憑經驗進行工況診斷的水平上，由于各人經驗的相互差異，增大了分析診斷結果的誤差，導致盲目起換泵的工作量的增加而影響油井產量，因此這種方法遠遠不能滿足水力活塞泵生產現代化管理水平的需要。水力活塞泵的工況診斷對比分析法該方法是對水力活塞泵泵內壓力分布進行分析，總結出液馬達活塞理論運動規律，根據多口油井測試、檢泵對比資料，整理得出幾種在礦場上常見的典型工況模版，應用計算機作為采集單元，通過在井口測試動力液壓力和流量隨時間的變化曲線，對比典型工況模版，進行泵況診斷分