泵的優(yōu)越性能。目前該種泵在我國還處于研究階段，介紹這種泵對我國技術(shù)人員具有定的借鑒意義。

  在無桿采油系統(tǒng)中，國內(nèi)用的主要采油設(shè)備是電動潛油離心泵，電動潛油離心泵在深抽和中等產(chǎn)液量的情況下具有一定優(yōu)勢，但是在含氣、高井溫和產(chǎn)液不穩(wěn)等些特殊情況下的不足之處比較明顯，如電動潛油離心泵吸入口的氣液體積百分比（GVF）最高允許范圍為30%~40%，超過此范圍就會造成離心泵氣阻、無法運轉(zhuǎn)，電動潛油離心泵的適應(yīng)井溫通常也在150 C內(nèi)，超過此溫度后動力電纜和電動機內(nèi)的絕緣材料壽命就會驟減；電動潛油離心泵的適應(yīng)范圍也在額定排量的±15%以內(nèi)，有時無法適應(yīng)油田中后期多數(shù)油井產(chǎn)能多變的情況。

  正是基于以上原因，英國克萊德泵業(yè)公司自20世紀90年代起開始研制HSP水力潛油泵1.這種新型泵通過地面注水泵向井下采油設(shè)備注入動力液的方式帶動井下渦輪旋轉(zhuǎn)，繼而驅(qū)動同一根軸上的離心泵舉升液體。由于系統(tǒng)設(shè)計中沒有了井下潛油電動機和動力電纜，故它的適應(yīng)井溫可以達到200C以上，它還可以通過調(diào)整注水泵注入動力液量的大小來改變泵的轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)油井產(chǎn)能多變的情況。另外，對于高含氣油井，它的氣體處理能力可以達到60%~80%（GVF），性能非常優(yōu)越。

  近年來，該新型泵在CaptainA區(qū)和CaptainB區(qū)不斷投入使用，使用效果良好，充分驗證了這種1技術(shù)分析l.i結(jié)構(gòu)新型水力潛油泵主要由地面部分和井下部分組成，如所示。其中地面部分包括電動機、注水泵、分離罐、過濾器和地面管線，井下部分包括油管、交叉流道接頭、渦輪、離心泵、封隔器和尾管等。

  新型水力潛油泵示意圖（箭頭為液體流向）1一分離罐；2―過濾器；3―電動機；4一注水泵；5―懸掛器；6―油管；7―渦輪；8―交叉流道接頭；9一離心泵；10―封隔器；11一尾管。

  注水泵通常采用葉片式泵輪結(jié)構(gòu)，通過地面管線連接到井口，井口安裝懸掛器，上端與地面管線相連，下端與井下油管連接。井下渦輪、離心泵等機組部分完全通過螺紋連接，沒有聯(lián)軸器等連接部件，安裝簡單可靠。渦輪在機組部分的上端，離心泵在下端，離心泵的下端又安裝有尾管，尾管外側(cè)有封隔器封住尾管和套管內(nèi)側(cè)的環(huán)形空間。

  水力潛油泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)如所示，圖中箭頭所指方向為液體的流動方向。渦輪和離心泵葉導(dǎo)輪安裝在同根軸上，渦輪在軸的上半部分，離心泵葉導(dǎo)輪在軸的下半部分，軸中間安裝有止推軸承，起到承載軸向力的作用，軸的上端安裝有上平衡轂，軸的下端安裝有下平衡轂。為了提高耐腐蝕性和耐磨性能，水力潛油泵采用了先進的材料設(shè)計，如選用優(yōu)質(zhì)二聯(lián)不銹鋼，鎳鈷合金或工程陶瓷材料等。

  水力潛油泵內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意一上平衡轂；2―渦輪；3―止推軸承；4一軸；5―葉導(dǎo)輪；6―下平衡轂。

  1.2工作原理水力潛油泵在工作過程中，地面的電動機驅(qū)動注水泵排出具有定壓力的動力液（油或水），通過控制閥調(diào)整注水泵排出口的壓力和流量，把動力液注入到1口井或多口井，動力液經(jīng)過井口和中心油管進入到渦輪的上端，經(jīng)過交叉流道進入渦輪內(nèi)，驅(qū)動渦輪旋轉(zhuǎn)，使得動力液的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闇u輪的軸動力，驅(qū)動軸高速旋轉(zhuǎn)，為同一根軸下端的離心泵葉導(dǎo)輪提供了所需的軸動力。

  水力潛油泵的尾部通過螺紋連接一個尾管，尾管的外側(cè)裝有封隔器，密封住尾管和套管內(nèi)側(cè)的環(huán)形空間，尾管伸入到采油層段，當泵軸高速旋轉(zhuǎn)時采油層中的液體從下往上進入到離心泵內(nèi)，經(jīng)過離心泵內(nèi)的多級葉導(dǎo)輪逐級增壓后產(chǎn)生定的壓力，最終從離心泵的上端排出口流出。

  水力潛油泵的上述結(jié)構(gòu)設(shè)計使得采出液和動力液的流動方向相反，軸上渦輪所產(chǎn)生的軸向力和軸上葉導(dǎo)輪泵所產(chǎn)生的軸向力方向相反，大小互相接近，即保證了該裝置的軸向力平衡。

  采出液和動力液在機組外側(cè)和套管內(nèi)側(cè)的環(huán)形空間內(nèi)混合，向上舉升共同進入地面的分離罐，在分離罐內(nèi)對動力液和采出液進行分離，分離出的采出液經(jīng)地面管線流入回收站，而分離出的動力液流入過濾器，再經(jīng)過過濾器的過濾后，分離出更加符合要求的動力液，流入注水泵內(nèi)，進入下一個循環(huán)。

  1.3主要技術(shù)參數(shù)/d，揚程小于1.4技術(shù)特點1.4.1具有高可靠性新型水力潛油泵省去了井下潛油電動機、電纜等電器部件，消除了因電器部件而引發(fā)的所有隱患，且內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單、可靠，只有葉輪、渦輪、軸和殼體等機械部件，在使用中具有非常高的可靠性。

  1.4.2適應(yīng)斜井和水平井新型水力潛油泵通過特殊的設(shè)計保證渦輪、離心泵葉導(dǎo)輪和軸在機組的中間固定位置，不會因為機組傾斜角度的變化導(dǎo)致零部件間發(fā)生接觸磨損，故適合在斜井和水平井中長期使用。

  1.4.3具有寬廣、靈活的調(diào)整范圍水力潛油泵為動力液驅(qū)動，可以通過調(diào)整動力液的壓力和注入量來調(diào)整井下離心泵的產(chǎn)液量，故具有非常寬廣的使用范圍。給出了某種泵型井口壓力在3.79~6.55MPa，動力液流量在795~1590m3/d，泵產(chǎn)出液在1431~4293m3/d之間調(diào)整的窗口區(qū)間。

  某種泵型的動力液、井口壓力和泵產(chǎn)出液包絡(luò)線。4.4具有高氣液處理能力水力潛油泵內(nèi)進行了革命性的氣體處理結(jié)構(gòu)設(shè)計，防止了氣體在泵吸入口的葉輪輪轂處聚集，從而避免了氣鎖或壓頭損失；另外泵級采用多級設(shè)計和非常寬廣的調(diào)速范圍（轉(zhuǎn)速可達3000~10000r/min），故可顯著增加泵輪的壓力和離心力，有效防止氣鎖產(chǎn)生，水力潛油泵吸入口處的氣液處理能力可以達到80%. 1.4.5安裝簡單與電動潛油泵ESP比較，沒有了井下潛油電動機、電動機保護器和分離器等部件，水力潛油泵長度至少短25%，且不用進行法蘭和聯(lián)軸器對接、螺紋連接，故安裝簡單。

  2樣機試驗和現(xiàn)場應(yīng)用2.1樣機試驗新型水力潛油泵在投入現(xiàn)場應(yīng)用前，首先模擬了Captain油田的油質(zhì)情況，采集了Captain油田的原油、甲烷和鹽水，對水力潛油泵進行了高油氣比條件下的生產(chǎn)試驗，試驗結(jié)果證實這種新型泵可以開采粘度范圍各異的稠油和含水質(zhì)量分數(shù)0~100%的井液。在試驗中表現(xiàn)出的另一個重要特征是它可以處理高達80%的氣液比（GVF）段塞液流，而且可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)速來達到所需要的流量。

  2.2現(xiàn)場應(yīng)用這種新型泵在CaptainA區(qū)進行了現(xiàn)場應(yīng)用，地面采用10級的離心注水泵，注入壓力達到35MPa，水力潛油泵由14級離心泵葉導(dǎo)輪和20級渦輪組成，最初以1431m3的動力液供給動力的情況下，水力潛油泵每天的產(chǎn)液量僅為477m3，后把動力液提高到1908m3，水力潛油泵的日排量一度提高到1400m3，但隨后開始下降直至穩(wěn)定在715m3左右。水力潛油泵的運轉(zhuǎn)循環(huán)速度一般在幾秒鐘內(nèi)即達7000~10000r/min，泵吸入口的最大氣液比（GVF）高達80%，該值是原先預(yù)測值的1.5~2倍，取得了良好的使用效果。

  2009年英國克萊德聯(lián)合泵業(yè)公司在CaptainB區(qū)海上油田用了3套新型水力潛油泵4.新型水力潛油泵具有17級泵輪和25級渦輪，在動力液壓力510m3/d的情況下，泵轉(zhuǎn)速為8 150r/min，泵掛深度762m，采出液量為3 180m3/d，目前運轉(zhuǎn)情況良好。

  區(qū)和B區(qū)得到了大量應(yīng)用，已使用40多套，有的水力潛油泵壽命已達6a，而且還在正常運轉(zhuǎn)，取得了可觀的經(jīng)濟效益。目前該種泵型在我國還沒有使用，可以預(yù)測，隨著水力潛油泵技術(shù)的進一步發(fā)展和國產(chǎn)化進程的加快，該泵在國內(nèi)大排量油井開采、注水開采以及海上平臺上將具有廣闊的應(yīng)用前景。

  3結(jié)論新型水力潛油泵具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的顯著特點，井下部分完全沒有了電器元件，消除了電器元件在井下高溫、高壓以及需要嚴格密封才能保證其絕緣性能的苛刻要求，故可靠性高，壽命長。

  水力潛油泵具有高轉(zhuǎn)速和強大的舉升能力，排量能夠達到每天幾千方甚至上萬方，而這是電動潛油離心泵無法達到的，故在一定的范圍內(nèi)具有不可替代性。

  水力潛油泵適于斜井、水平井等任意角度的安裝，特別是海上油田的開發(fā)，且安裝簡單、作業(yè)方便。該泵在使用中還可根據(jù)井況的動態(tài)變化來調(diào)節(jié)地面注水泵的動力液流量和壓頭大小以滿足油井產(chǎn)能的需要，具有廣闊的應(yīng)用前景。潛油電泵