1、會計學1管柱結構設計講義管柱結構設計講義(jingy)第一頁，共46頁。第1頁/共45頁第二頁，共46頁。HUABEI oilfield CBM branch company 華北油田(hu bi yu tin)煤層氣分公司煤層氣排采工藝煤層氣排采工藝(gngy)現狀現狀煤層氣排采工藝煤層氣排采工藝(gngy)抽油機+管式泵普通抽油機數字化抽油機（先導實驗）勵磁電機永磁節能電機螺桿泵一級減速（3：1）二級減速（9：1）直驅驅動頭同心管無桿泵（先導實驗）數控電潛管式泵等其它新式舉升工藝高壓射流泵（先導實驗）有桿排采無桿排采電潛離心泵第2頁/共45頁第三頁，共46頁。HUABEI oilfield

2、 CBM branch company 華北油田(hu bi yu tin)煤層氣分公司抽油機型號抽油機型號(xngho)主要為：三、四、主要為：三、四、五、六、八型；管式泵為二級密封，泵徑五、六、八型；管式泵為二級密封，泵徑以以38mm、44mm、57mm、70mm為主，為主，少量使用少量使用24mm、28mm、32mm、83mm泵徑。抽油桿主要使用泵徑。抽油桿主要使用D19mm、D22mm、D25mm。分公司分公司98.1%井使用抽油機井使用抽油機+管式泵排管式泵排采工藝。采工藝。煤層氣排采工藝煤層氣排采工藝(gngy)現狀現狀1 1、抽油機、抽油機+ +管式泵管式泵第3頁/共45頁第四頁

3、，共46頁。HUABEI oilfield CBM branch company 華北油田(hu bi yu tin)煤層氣分公司螺桿泵主要用于水平井排采，型號主要有：螺桿泵主要用于水平井排采，型號主要有：GLB40-25GLB40-25、GLB75-25GLB75-25、GLB190-25GLB190-25、GLB300-25GLB300-25、GLB400-25GLB400-25。螺桿泵地面螺桿泵地面(dmin)(dmin)驅動頭有驅動頭有3 3種種 ：驅動頭驅動頭減速方式減速方式減速比減速比 電機功率（電機功率（kWkW）理論轉速理論轉速（轉（轉/ /分分） DV1DV1皮帶一級皮帶一級

4、3:13:17.57.5、1111、12.512.5、15150-5000-500國產國產齒輪齒輪+ +皮帶二皮帶二級級9:19:11111、1515、2222、30300-3000-300直驅直驅無無無無8.48.4、1212、15.18.2215.18.220-2000-200一、煤層氣排采工藝一、煤層氣排采工藝(gngy)現狀現狀2 2、螺桿泵、螺桿泵第4頁/共45頁第五頁，共46頁。6/20 工作原理為通過地面高壓驅動液通過中工作原理為通過地面高壓驅動液通過中心管驅動同心管泵的泵筒，使通過為解決油心管驅動同心管泵的泵筒，使通過為解決油管排采設備的桿管偏磨問題，分公司在華固管排采設備的桿

5、管偏磨問題，分公司在華固40-1040-10井、樊試井、樊試U1HU1H、樊試、樊試U2HU2H、鄭、鄭2-0532-053使用使用同心管無桿排采設備，從整體實驗效果看，同心管無桿排采設備，從整體實驗效果看，該工藝技術效果較好，目前該工藝技術效果較好，目前(mqin)(mqin)有進一有進一步推廣實驗和使用的價值。步推廣實驗和使用的價值。一、煤層氣排采工藝一、煤層氣排采工藝(gngy)現狀現狀3 3、同心、同心(tngxn)(tngxn)管無桿排采管無桿排采第5頁/共45頁第六頁，共46頁。7/20 工作原理為從地面的高速動力液經過工作原理為從地面的高速動力液經過水力水力(shul)泵后，在噴

6、嘴與喉管之間形泵后，在噴嘴與喉管之間形成負壓，由于喉管外與外管之間的夾縫與成負壓，由于喉管外與外管之間的夾縫與地層是連通的，這樣，地層流動就會被抽地層是連通的，這樣，地層流動就會被抽吸上來，泵壓越高流速越快，產生負壓越吸上來，泵壓越高流速越快，產生負壓越大，對流體抽吸力就越大，相應產量就越大，對流體抽吸力就越大，相應產量就越高。高。 目前分公司在鄭試平目前分公司在鄭試平3H和鄭和鄭1平平3H井井進行射流泵先導實驗，目前鄭試平進行射流泵先導實驗，目前鄭試平3H日日產水量產水量1方，日產氣方，日產氣100方，煤沒度方，煤沒度75米，米，鄭試鄭試1平平3H剛投產，日產水量剛投產，日產水量3方，動液方

7、，動液面面469米。米。一、煤層氣排采工藝一、煤層氣排采工藝(gngy)現狀現狀4 4、射流、射流(shli)(shli)泵泵發發電電機機6第6頁/共45頁第七頁，共46頁。 8 數控電潛管式泵配套采油技術主要由數控電潛管式泵配套采油技術主要由直線潛油電機直線潛油電機(dinj)、柱塞式抽油泵、柱塞式抽油泵、潛油電纜、電纜保護配件、地面配套控潛油電纜、電纜保護配件、地面配套控制系統組成。目前在華固制系統組成。目前在華固40-2、華固、華固40-12試驗運行，效果還有待觀察。試驗運行，效果還有待觀察。高壓危險固定閥柱塞總成光桿直線電機定子平衡腔直線電機動子篩管推桿泄油器井口控制柜油管潛油電纜進液

8、口防砂器套管油層5 5、數控電潛管式泵、數控電潛管式泵第7頁/共45頁第八頁，共46頁。第8頁/共45頁第九頁，共46頁。煤灰煤粉煤灰煤粉煤粒煤塊煤粒煤塊井筒固體顆粒井筒固體顆粒壓裂砂壓裂砂鐵鐵 屑屑第9頁/共45頁第十頁，共46頁。固相顆粒較多：主要是煤層產出的煤粉煤屑，也有壓固相顆粒較多：主要是煤層產出的煤粉煤屑，也有壓裂砂和偏磨產生的鐵屑。裂砂和偏磨產生的鐵屑。（1 1）壓裂液作用：壓裂液及支撐劑對煤層裂縫表面的）壓裂液作用：壓裂液及支撐劑對煤層裂縫表面的磨蝕及沖擊作用產生大量煤粉、煤屑。磨蝕及沖擊作用產生大量煤粉、煤屑。（2 2）應力作用：排采降壓，煤基質應力改變，煤巖的）應力作用：排

9、采降壓，煤基質應力改變，煤巖的彈性彈性(tnxng)(tnxng)自調節效應導致煤粉、煤屑的產生。自調節效應導致煤粉、煤屑的產生。（3 3）煤巖性質：沁南）煤巖性質：沁南3#3#煤層底部軟煤層發育，煤粉遠煤層底部軟煤層發育，煤粉遠遠高于原生結構煤。遠高于原生結構煤。 第10頁/共45頁第十一頁，共46頁。常常見見問問題題第11頁/共45頁第十二頁，共46頁。桿管設計桿管設計(shj)(shj)優化優化過程過程第一種方式（第一種方式（20082008年以前）年以前）采用割縫篩管或普通篩管孔徑采用割縫篩管或普通篩管孔徑為為510mm510mm，下入深度基本正對煤層，下入深度基本正對煤層中部，篩管下

10、連接中部，篩管下連接(linji)1(linji)1根沉根沉砂管。抽油泵的抽吸力水平作用于砂管。抽油泵的抽吸力水平作用于煤層，造成大量煤粉進入泵筒，易煤層，造成大量煤粉進入泵筒，易發生卡泵。發生卡泵。 第12頁/共45頁第十三頁，共46頁。第二種方式第二種方式(fngsh)(fngsh)（20082008年年前）前）篩管改用氣錨，深度位于煤層以篩管改用氣錨，深度位于煤層以上上5m5m左右，氣錨下連接左右，氣錨下連接1 1根沉砂管。根沉砂管。氣錨雖能防止氣鎖現象的產生，但氣錨雖能防止氣鎖現象的產生，但在動液面下降接近煤層時，泵吸入在動液面下降接近煤層時，泵吸入口大量串氣，嚴重影響井下泵的正口大量

11、串氣，嚴重影響井下泵的正常工作，卡泵問題仍未解決。常工作，卡泵問題仍未解決。桿管設計桿管設計(shj)(shj)優化優化過程過程第13頁/共45頁第十四頁，共46頁。第三種、第三種、2008201020082010年年9 9月月以有限防砂理念為指導，以有限防砂理念為指導，提出綜合防卡泵工藝提出綜合防卡泵工藝(gngy)(gngy)：即采用二級間隙抽油泵即采用二級間隙抽油泵+100+100目目繞絲篩管繞絲篩管+ +吸入口深度在煤層吸入口深度在煤層以下以下510510米，采用無防腐漆的米，采用無防腐漆的抽油桿抽油桿 。緩解了卡泵，出現部分篩緩解了卡泵，出現部分篩管下部堵塞情況。管下部堵塞情況。10

12、0100目繞絲篩管目繞絲篩管二級間隙泵二級間隙泵510510米米桿管設計桿管設計(shj)(shj)優化過優化過程程第14頁/共45頁第十五頁，共46頁。表層表層(biocng)(biocng)套管：套管：人工人工(rngng)(rngng)井底：井底：756.6m756.6m煤層煤層(micng)(micng)井段：井段：709.30m-714.30m709.30m-714.30m管式泵管式泵D38mmD38mm714.5m 714.5m 8080目篩管頂：目篩管頂：724m724m 絲堵：絲堵：727.5m727.5m回音標：回音標：200m200m華蒲華蒲1-13-11-13-1完井井身

13、結構示意圖完井井身結構示意圖 第四種、第四種、 20102010年年9 9月至月至1111月月出煤粉多，篩管內部堵出煤粉多，篩管內部堵塞的井，在篩管下部增塞的井，在篩管下部增加了加了沉砂短節沉砂短節。部分井。部分井篩管堵塞仍然沒有解決。篩管堵塞仍然沒有解決。桿管設計優化過程桿管設計優化過程第15頁/共45頁第十六頁，共46頁。表層表層(biocng)(biocng)套管：套管：人工人工(rngng)(rngng)井底：井底：647.00m647.00m完鉆井深：完鉆井深：666.00m666.00m管式泵管式泵D38mmD38mm603.5m603.5m壓力計壓力計614m614m5050目篩

14、管目篩管(shi un)(shi un)頂：頂：614m 614m 節箍：節箍：617.5m617.5mFZP08-1vFZP08-1v設計井身結構示意圖設計井身結構示意圖 第五種、第五種、20102010年年1212月至月至20122012年年 對于出灰量大的井，篩管對于出灰量大的井，篩管下部設油管短節，下部設油管短節，底部開口。底部開口。 進入篩管的煤粒沉降落入進入篩管的煤粒沉降落入套管口袋，不堵塞篩管；短套管口袋，不堵塞篩管；短節起到水封作用，氣體通過節起到水封作用，氣體通過篩管時不至于帶進大顆粒煤篩管時不至于帶進大顆粒煤屑。屑。桿管設計優化過程桿管設計優化過程洞穴段洞穴段598.17m

15、-602.15m598.17m-602.15m煤層井段：煤層井段：597.25m-603.35m597.25m-603.35m第16頁/共45頁第十七頁，共46頁。1、防砂措施、防砂措施(cush)選擇選擇防防砂砂措措施施(cush)砂拱防砂化學(huxu)防砂熱力焦化防砂機械防砂炮眼口處形成砂拱，阻擋地層砂產出；易垮塌。樹脂膠結人工井壁其他化學固砂法管柱濾砂充填濾砂防砂泵防砂篩管和井壁之間加入充填材料，阻擋砂粒運移濾砂管防砂：樹脂膠結地層砂：制約條件多，使用不廣泛：將井壁材料送到產層，形成擋砂屏障 向油層提供熱能，使原油在砂粒表面焦化薄層 ，不適合煤層氣開采 施工簡便、成本低，地層砂可進入井

16、筒第17頁/共45頁第十八頁，共46頁。泵型分類泵型分類間隙間隙mmmm一級泵一級泵0.02-0.070.02-0.07二級泵二級泵0.07-0.120.07-0.12三級泵三級泵0.12-0.170.12-0.17篩管目數篩管目數孔徑孔徑mmmm10102.002.0020200.900.9050500.360.3680800.200.201001000.150.152002000.080.082、管式泵、篩管、管式泵、篩管(shi un)選擇選擇第18頁/共45頁第十九頁，共46頁。間隙漏失量間隙漏失量Q L/dQ L/d泵徑泵徑D D /mm/mm泵間隙泵間隙C C /mm/mm泵深度泵

17、深度H H /m/m井下液粘度井下液粘度 /mPa /mPas s柱塞長度柱塞長度L /mm L /mm 光桿長度光桿長度S /mS /m沖次沖次n n 次次/ /分分629.28 629.28 38380.120.127007000.85450.8545120012000.90.91 1689.12 689.12 38380.120.127007000.85450.8545120012000.90.98 8635.46 635.46 38380.120.127007000.85450.8545120012001.51.51 1738.60 738.60 38380.120.127007000

18、.85450.8545120012001.51.58 8821.08 821.08 38380.120.127007000.85450.8545120012002.52.58 8二級間隙二級間隙(jin x)管式泵漏失量計算管式泵漏失量計算第19頁/共45頁第二十頁，共46頁。 第一階段第一階段泵作用力正對煤層泵作用力正對煤層(micng)，大，大量雜質進入泵筒，生產故障。量雜質進入泵筒，生產故障。 第二階段第二階段液面降至煤層時，大量竄氣，雜液面降至煤層時，大量竄氣，雜質進入質進入(jnr)泵筒，生產故障。泵筒，生產故障。 管柱結構管柱結構(jigu)(jigu)第20頁/共45頁第二十一頁

19、，共46頁。固體固體(gt)(gt)顆粒顆粒膠狀混合物膠狀混合物第21頁/共45頁第二十二頁，共46頁。小于該顆粒小于該顆粒直徑百分比直徑百分比顆粒直徑顆粒直徑（mm） 5% 5%5.02705.027010%10%8.75398.753920%20%16.352616.352630%30%25.896925.896940%40%44.158044.158060%60%122.5877122.587770%70%160.4639160.463980%80%201.6979201.697990%90%260.2265260.226595%95%311.8604311.8604瀝青瀝青“A”A”分

20、析報告表分析報告表分析日期：分析日期：20072007年年0101月月2222日日樣品編號樣品編號井號井號巖巖 性性 描描 述述瀝青瀝青“A”A”（% %）2006051-001黑色粉末黑色粉末45.7774 45.7774 2006051-002黑色環片狀物黑色環片狀物45.4365 45.4365 2006051-003黑色柱狀物黑色柱狀物49.4186 49.4186 2007001-001蒲南蒲南1-21-2光桿采集樣光桿采集樣制樣制樣2007001-002

21、蒲蒲1-131-13泵筒樣泵筒樣制樣制樣第22頁/共45頁第二十三頁，共46頁。第23頁/共45頁第二十四頁，共46頁。 第三階段第三階段 第四階段第四階段100目篩管易被煤灰堵塞目篩管易被煤灰堵塞(ds)，造成無液現象。，造成無液現象。沉砂短節和篩管內部被煤灰堵塞沉砂短節和篩管內部被煤灰堵塞，造成，造成(zo chn)無液現象。無液現象。第24頁/共45頁第二十五頁，共46頁。內置篩管內置篩管內置篩管壁上及底內置篩管壁上及底部有割縫，寬度部有割縫，寬度(kund)在在0.15-0.3mm之間，底部之間，底部割縫寬度割縫寬度(kund)2mm。 篩管外窄內寬，篩管外窄內寬，不卡煤粉，臟物自不卡

22、煤粉，臟物自然脫落。然脫落。第25頁/共45頁第二十六頁，共46頁。內置篩管關鍵技術內置篩管關鍵技術（1 1）油管短接下部取消了絲堵，泵下管）油管短接下部取消了絲堵，泵下管柱內不會有沉砂；柱內不會有沉砂；（2 2）取消了泵下沉砂管；）取消了泵下沉砂管；（3 3）改變了進液通道，煤屑等固體顆粒）改變了進液通道，煤屑等固體顆粒不易不易(b y)(b y)吸附在內置篩管的外表面，吸附在內置篩管的外表面，不會堵塞進液通道；不會堵塞進液通道；（4 4）可以把吸入口下入口袋底部，防氣）可以把吸入口下入口袋底部，防氣效果更好；效果更好；（5 5）由于取消了絲堵，避免了出現臺階）由于取消了絲堵，避免了出現臺階

23、而使砂埋管柱難以起出。而使砂埋管柱難以起出。 目前，主要應用于套變井。目前，主要應用于套變井。第26頁/共45頁第二十七頁，共46頁。 泵以下油管過流面積最大，泵以下油管過流面積最大，相應的液體相應的液體(yt)(yt)流速最低；泵流速最低；泵上油管中有抽油桿，過流面積減上油管中有抽油桿，過流面積減小，流速升高。小，流速升高。 若在一定水量下能夠經泵下若在一定水量下能夠經泵下油管進入泵筒的顆粒均可排至地油管進入泵筒的顆粒均可排至地面；不能進入泵筒的大顆粒需沉面；不能進入泵筒的大顆粒需沉至人工井底，否則從內部堵塞篩至人工井底，否則從內部堵塞篩管。管。第27頁/共45頁第二十八頁，共46頁。次數次

24、數煤灰量（煤灰量（mlml）粒徑（粒徑（mmmm）上、下死點上、下死點停機時間（停機時間（h h）結果結果第一次第一次100010000.10.11.21.23 3未卡泵未卡泵第二次第二次150015000.10.13.03.01212 通過兩次不同煤灰量、不同粒徑、不同停機時間的煤灰卡泵試驗，可以說明單通過兩次不同煤灰量、不同粒徑、不同停機時間的煤灰卡泵試驗，可以說明單純的煤粒不會造成卡泵。經過分析和實際純的煤粒不會造成卡泵。經過分析和實際(shj)(shj)生產結合，認為桿管偏磨鐵屑、生產結合，認為桿管偏磨鐵屑、大量絲扣油和煤灰混合后形成的泥餅、作業時抽油桿攜帶地面泥沙入井等是卡泵的大量絲

25、扣油和煤灰混合后形成的泥餅、作業時抽油桿攜帶地面泥沙入井等是卡泵的主要原因。主要原因。4、煤灰卡泵實驗、煤灰卡泵實驗(shyn)第28頁/共45頁第二十九頁，共46頁。抽油桿節箍偏磨照片抽油桿節箍偏磨照片(zhopin)卡泵柱塞上擠壓卡泵柱塞上擠壓(j y)的鐵的鐵屑屑桿管偏磨產生的鐵屑是卡泵主要桿管偏磨產生的鐵屑是卡泵主要(zhyo)原因原因第29頁/共45頁第三十頁，共46頁。現場取樣現場取樣(qyng)池鐵屑照片池鐵屑照片卡泵井泵筒中的粘稠卡泵井泵筒中的粘稠(zhn chu)物質風干后呈餅狀物質風干后呈餅狀第30頁/共45頁第三十一頁，共46頁?？偨Y以上分析：總結以上分析：煤灰、壓裂砂、

26、煤?；旌虾笠锥氯夯?、壓裂砂、煤粒混合后易堵塞細孔徑篩管細孔徑篩管單純煤顆粒不會造成卡泵單純煤顆粒不會造成卡泵大顆粒沉降需要一條順暢的通道大顆粒沉降需要一條順暢的通道 因此，防砂管柱結構中可擴大因此，防砂管柱結構中可擴大篩管的孔徑；去除絲堵。形成以下篩管的孔徑；去除絲堵。形成以下(yxi)(yxi)管柱結構：油管管柱結構：油管+ +二級間隙二級間隙泵泵+ +一根尾管一根尾管+ +篩管（可去）（底部篩管（可去）（底部開口）開口）第31頁/共45頁第三十二頁，共46頁。 第五第五(d w)階段階段 第六階段第六階段(jidun)篩頂在煤層篩頂在煤層(micng)底界下底界下10米，液米，液面不能降

27、至煤層面不能降至煤層(micng)底界以下底界以下篩頂在煤層底界下篩頂在煤層底界下20米，米，液面能降至煤液面能降至煤層底界以下，維持煤沒度為負。層底界以下，維持煤沒度為負。第32頁/共45頁第三十三頁，共46頁。創新服務創新服務. .打造打造(dzo)(dzo)品牌品牌公稱直公稱直徑徑mm柱塞長度柱塞長度系列系列m加長短節加長短節長度長度m柱塞沖程柱塞沖程范圍范圍m連接油管外連接油管外徑徑mm連接抽油桿連接抽油桿直徑直徑mm泵常數泵常數m3/d最大外徑最大外徑mm280.60.91.21.50.30.60.90.6-6.060.3，73.0160.91688.93260.3，73.0161.

28、14088.93860.3，73.016/191.64288.94460.3，73.0192.23588.95773.0193.69488.97088.9225.51810783101.6227.70711495114.32510.261121整筒泵整筒泵34第33頁/共45頁第三十四頁，共46頁。創新服務創新服務. .打造打造(dzo)(dzo)品品牌牌公稱直公稱直徑徑mm柱塞長度柱塞長度系列系列m加長短節加長短節長度長度m柱塞沖程柱塞沖程范圍范圍m連接油管外連接油管外徑徑mm連接抽油桿連接抽油桿直徑直徑mm泵常數泵常數m3/d最大外徑最大外徑mm280.60.91.21.50.30.60.90.6-6.060.3，73.0160.91688.93260.3，73.0161.14088.93860.3，73.016/191.64288.94460.3，73.0192.23588.95773.0193.69488.97088.9225.51810783101.6227.70711495114.32510.261121整筒泵整筒泵35第34頁/共45頁第三十五頁，共46頁。公稱直公稱直徑（徑（mmmm）泵筒泵筒長度長度（mmmm）柱塞長柱塞長度（度（mmmm）柱塞沖柱塞沖程范圍程范圍