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

  在無桿采油系統(tǒng)中，國(guó)內(nèi)用的主要采油設(shè)備是電動(dòng)潛油離心泵，電動(dòng)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(shì)，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(dòng)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(huì)造成離心泵氣阻、無法運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)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(dòng)力電纜和電動(dòng)機(jī)內(nèi)的絕緣材料壽命就會(huì)驟減；電動(dòng)潛油離心泵的適應(yīng)范圍也在額定排量的±15%以內(nèi)，有時(shí)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(guó)克萊德泵業(yè)公司自20世紀(jì)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(dòng)力液的方式帶動(dòng)井下渦輪旋轉(zhuǎn)，繼而驅(qū)動(dòng)同一根軸上的離心泵舉升液體。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)中沒有了井下潛油電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電纜，故它的適應(yīng)井溫可以達(dá)到200C以上，它還可以通過調(diào)整注水泵注入動(dòng)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(duì)于高含氣油井，它的氣體處理能力可以達(dá)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(yàn)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(dòng)機(jī)、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(dòng)機(jī)；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(jī)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(jiǎn)單可靠。渦輪在機(jī)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?yàn)橐后w的流動(dòng)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(jìn)的材料設(shè)計(jì)，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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)注水泵排出具有定壓力的動(dòng)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(dòng)力液注入到1口井或多口井，動(dòng)力液經(jīng)過井口和中心油管進(jìn)入到渦輪的上端，經(jīng)過交叉流道進(jìn)入渦輪內(nèi)，驅(qū)動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，使得動(dòng)力液的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闇u輪的軸動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)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(dòng)力。

  水力潛油泵的尾部通過螺紋連接一個(gè)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(dāng)泵軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)采油層中的液體從下往上進(jìn)入到離心泵內(nèi)，經(jīng)過離心泵內(nèi)的多級(jí)葉導(dǎo)輪逐級(jí)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(jì)使得采出液和動(dòng)力液的流動(dòng)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(dòng)力液在機(jī)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(jìn)入地面的分離罐，在分離罐內(nèi)對(duì)動(dòng)力液和采出液進(jìn)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(dòng)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(dòng)力液，流入注水泵內(nèi)，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

  1.3主要技術(shù)參數(shù)/d，揚(yáng)程小于1.4技術(shù)特點(diǎn)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(dòng)機(jī)、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(jiǎn)單、可靠，只有葉輪、渦輪、軸和殼體等機(jī)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(jì)保證渦輪、離心泵葉導(dǎo)輪和軸在機(jī)組的中間固定位置，不會(huì)因?yàn)闄C(jī)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(zhǎng)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(dòng)力液驅(qū)動(dòng)，可以通過調(diào)整動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jìn)行了革命性的氣體處理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(jí)采用多級(jí)設(shè)計(jì)和非常寬廣的調(diào)速范圍（轉(zhuǎn)速可達(dá)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(dá)到80%. 1.4.5安裝簡(jiǎn)單與電動(dòng)潛油泵ESP比較，沒有了井下潛油電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器和分離器等部件，水力潛油泵長(zhǎng)度至少短25%，且不用進(jìn)行法蘭和聯(lián)軸器對(duì)接、螺紋連接，故安裝簡(jiǎn)單。

  2樣機(jī)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用2.1樣機(jī)試驗(yàn)新型水力潛油泵在投入現(xiàn)場(chǎng)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(duì)水力潛油泵進(jìn)行了高油氣比條件下的生產(chǎn)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)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?jǐn)?shù)0~100%的井液。在試驗(yàn)中表現(xiàn)出的另一個(gè)重要特征是它可以處理高達(dá)80%的氣液比（GVF）段塞液流，而且可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)速來達(dá)到所需要的流量。

  2.2現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用這種新型泵在CaptainA區(qū)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，地面采用10級(jí)的離心注水泵，注入壓力達(dá)到35MPa，水力潛油泵由14級(jí)離心泵葉導(dǎo)輪和20級(jí)渦輪組成，最初以1431m3的動(dòng)力液供給動(dòng)力的情況下，水力潛油泵每天的產(chǎn)液量?jī)H為477m3，后把動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)速度一般在幾秒鐘內(nèi)即達(dá)7000~10000r/min，泵吸入口的最大氣液比（GVF）高達(dá)80%，該值是原先預(yù)測(cè)值的1.5~2倍，取得了良好的使用效果。

  2009年英國(guó)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(jí)泵輪和25級(jí)渦輪，在動(dòng)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(yùn)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(dá)6a，而且還在正常運(yùn)轉(zhuǎn)，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。目前該種泵型在我國(guó)還沒有使用，可以預(yù)測(cè)，隨著水力潛油泵技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程的加快，該泵在國(guó)內(nèi)大排量油井開采、注水開采以及海上平臺(tái)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(jiǎn)單、可靠性高的顯著特點(diǎn)，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(yán)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(zhǎng)。

  水力潛油泵具有高轉(zhuǎn)速和強(qiáng)大的舉升能力，排量能夠達(dá)到每天幾千方甚至上萬方，而這是電動(dòng)潛油離心泵無法達(dá)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(jiǎn)單、作業(yè)方便。該泵在使用中還可根據(jù)井況的動(dòng)態(tài)變化來調(diào)節(jié)地面注水泵的動(dòng)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