第四节 泵效计算
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第四节 泵效计算
➢ 教学目的：
学会分析和计算动、静载荷条件下的柱塞冲程；掌握泵 的充满程度以及漏失的计算方法；能够选择合理的措施来 提高泵效。
➢ 教学重点、难点： ✓教学重点
1、影响泵效的各种因素 2、动、静载荷作用条件下柱塞冲程的分析和计算 3、影响漏失的各个因素及漏失量的计算
2020/12/2
1
入
Sp S
(2) 气体和充不满的影响 V 液
V活
(3) 漏失影响
(4)
体积系数的影响
B
源自文库
1 Bl
2020/12/2
5
一、柱塞冲程
交变载荷作用
抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩
柱塞冲程小于光杆冲程
泵效小于1 (一)静载荷作用下的柱塞冲程
液柱载荷交替地由油管转移到抽油杆柱和由抽油杆柱转 移到油管，使杆柱和管柱发生交替地伸长和缩短。
取其平均值，即：
i
Wr SN 2L 1790 fr E
因此，考虑静载荷和惯性载荷后的柱塞冲程为：
2020/12/2
SpSi S(11W r7 Nf2r9 L E)0
10
(三)抽油杆柱的振动对柱塞冲程的影响
液柱载荷交变作用 抽油杆柱变速运动
抽油杆柱振动
抽油杆柱变形
理论分析和实验研究表明：抽油杆柱本身振动的相位在上 下冲程中几乎是对称的，即如果上冲程末抽油杆柱伸长，则下 冲程末抽油杆柱缩短。因此，抽油杆振动引起的伸缩对柱塞冲 程的影响是一致 ，即要增加都增加，要减小都减小。其增减 情况取决于抽油杆柱自由振动与悬点摆动引起的强迫振动的相 位配合。
(2) 吸入部分漏失 (3) 其它部分漏失
如油管丝扣、泵的连接部分及泄油器不严等
漏失很难计算，除了新泵可根据试泵实验测试结果和 相关式估算外，泵由于磨损、砂蜡卡和腐蚀所产生的 漏失以及油管丝扣、泵的连接部分和泄油器不严等所 产生的漏失很难计算
2020/12/2
15
柱塞与衬套间隙漏失计算
静止条件下的漏失量：
③深井抽汲时，S和N的选择一定要避开不利配合区。
(2)确定合理沉没度。
(3)改善泵的结构，提高泵的抗磨、抗腐蚀性能。
(4)使用油管锚减少冲程损失
(5)合理利用气体能量及减少气体影响
2020/12/2
17
气 锚 分 离 原 理
2020/12/2
1
4
2
5
6
3
7
a 简单气锚 1— 孔 眼 ； 2— 吸 入 管 ； 3— 外 筒
当悬点上升到上死点时，抽油杆柱有向下的(负的)最大 加速度和向上的最大惯性载荷，抽油杆在惯性载荷的作用下 还会带着柱塞继续上行 。
当悬点下行到下死点后，抽油杆的惯性力向下，使抽油 杆柱伸长，柱塞又比静载变形时向下多移动一段距离 。
柱塞冲程增加量： i
2020/12/2
9
根据虎克定律，惯性载荷引起的柱塞冲程增量为：
E fr ft 7
多级抽油杆的冲程损失： fplLfg(Lm Li )
E ft f i1 ri
若各级杆及油管
冲程损失的影响因素分析：
的钢级不同，则
E单独取值
(1) 油层供液状况和生产流体的性质；
(2) 抽油杆和油管的性质、组合；
(3) 下泵深度；
(4) 抽油泵的规格。
2020/12/2
8
(二)考虑惯性载荷后柱塞冲程的计算
余隙比： KVs /Vp
充满系数推导过程p139。
13
泵充满程度的影响因素分析：
1KK1KR
1R
1R
(1) 生产流体的性质—气液比 R愈小，就越大。增加泵的沉没深度或使用气锚。
(2) 防冲距 K值越小，值就越大。尽量减小防冲距，以减小余隙。
2020/12/2
14
三、泵的漏失
影响 泵效 漏失
(1) 排出部分漏失
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2020/12/2
4
泵效：在抽油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。
Q/Qt
影响泵效的因素
(1)
抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩
b 井下分离器 4— 中 心 管 ； 5— 外 筒 ； 6— 套 管 ； 7— 封 隔 器
气
油
18
➢复习思考题
1、何为Q理和η？影响η的因素有哪些？如何提高η？ 2、掌握λr、λt、λi、Sp的计算方法。
2020/12/2
19
q1
De3g 12
H l
活塞向上运动时上带液量：q2 12Dep
总漏失量为：qq1q2D 13 2 ge. lH1 2Dp e
所以只考虑柱塞间隙漏失时，漏失系数为：
q
L
1 86400
B
2 Qt
2020/12/2
16
四、提高泵效的措施
(1)选择合理的工作方式
①选用大冲程、小冲次，减小气体影响，降低悬点载荷， 特别是稠油井。 ②连喷带抽井选用大冲数快速抽汲，以增强诱喷作用。
抽油杆柱和油管柱的自重伸长在泵工作的整个过程中是
20不20/1变2/2的，它们不会影响柱塞冲程。
6
抽油杆和油管弹性伸 缩如图3-19所示。
冲程损失：r t
图3-19 抽油杆和油管弹性伸缩示意图
柱塞冲程：
SpS(rt)S
冲程损失计算式：
2020/12/2
W L L(11)fp lLfg(LL)
E fr ft
✓教学难点
1、选择合理的工作方式提高泵效 2、气锚的分离原理
➢教法说明：
课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的图形和动画。
➢教学内容：
1. 柱塞冲程 2. 泵的充满程度 3. 泵的漏失 4. 提高泵效的措施
2020/12/2
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
2020/12/2
11
2020/12/2
因此，抽 油杆柱振动对 柱塞冲程的影 响存在着冲次、 冲程配合的有 利与不利区域。
12
二、泵的充满程度
气锁：抽汲时由于气体在泵内压缩和膨胀，吸入和排出阀无 法打开，出现抽不出油的现象。
充满系数：
Vl' 1KK1KR
Vp 1R
1R
2020/1图2/23-20 气体对冲满程度的影响
上冲程：
IIrrddLL 22ffrrEE
W WrrSSNN22LL 2211779900 ffrr
EE
((11
rrll ))
下冲程：
IIrrddLL 22ffrrEE
W WrrSSNN22LL 2211779900 ffrrEE
((11
rrll ))
由于抽油杆柱上各点所承受的惯性力不同，计算中近似
➢ 教学目的：
学会分析和计算动、静载荷条件下的柱塞冲程；掌握泵 的充满程度以及漏失的计算方法；能够选择合理的措施来 提高泵效。
➢ 教学重点、难点： ✓教学重点
1、影响泵效的各种因素 2、动、静载荷作用条件下柱塞冲程的分析和计算 3、影响漏失的各个因素及漏失量的计算
2020/12/2
1
入
Sp S
(2) 气体和充不满的影响 V 液
V活
(3) 漏失影响
(4)
体积系数的影响
B
源自文库
1 Bl
2020/12/2
5
一、柱塞冲程
交变载荷作用
抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩
柱塞冲程小于光杆冲程
泵效小于1 (一)静载荷作用下的柱塞冲程
液柱载荷交替地由油管转移到抽油杆柱和由抽油杆柱转 移到油管，使杆柱和管柱发生交替地伸长和缩短。
取其平均值，即：
i
Wr SN 2L 1790 fr E
因此，考虑静载荷和惯性载荷后的柱塞冲程为：
2020/12/2
SpSi S(11W r7 Nf2r9 L E)0
10
(三)抽油杆柱的振动对柱塞冲程的影响
液柱载荷交变作用 抽油杆柱变速运动
抽油杆柱振动
抽油杆柱变形
理论分析和实验研究表明：抽油杆柱本身振动的相位在上 下冲程中几乎是对称的，即如果上冲程末抽油杆柱伸长，则下 冲程末抽油杆柱缩短。因此，抽油杆振动引起的伸缩对柱塞冲 程的影响是一致 ，即要增加都增加，要减小都减小。其增减 情况取决于抽油杆柱自由振动与悬点摆动引起的强迫振动的相 位配合。
(2) 吸入部分漏失 (3) 其它部分漏失
如油管丝扣、泵的连接部分及泄油器不严等
漏失很难计算，除了新泵可根据试泵实验测试结果和 相关式估算外，泵由于磨损、砂蜡卡和腐蚀所产生的 漏失以及油管丝扣、泵的连接部分和泄油器不严等所 产生的漏失很难计算
2020/12/2
15
柱塞与衬套间隙漏失计算
静止条件下的漏失量：
③深井抽汲时，S和N的选择一定要避开不利配合区。
(2)确定合理沉没度。
(3)改善泵的结构，提高泵的抗磨、抗腐蚀性能。
(4)使用油管锚减少冲程损失
(5)合理利用气体能量及减少气体影响
2020/12/2
17
气 锚 分 离 原 理
2020/12/2
1
4
2
5
6
3
7
a 简单气锚 1— 孔 眼 ； 2— 吸 入 管 ； 3— 外 筒
当悬点上升到上死点时，抽油杆柱有向下的(负的)最大 加速度和向上的最大惯性载荷，抽油杆在惯性载荷的作用下 还会带着柱塞继续上行 。
当悬点下行到下死点后，抽油杆的惯性力向下，使抽油 杆柱伸长，柱塞又比静载变形时向下多移动一段距离 。
柱塞冲程增加量： i
2020/12/2
9
根据虎克定律，惯性载荷引起的柱塞冲程增量为：
E fr ft 7
多级抽油杆的冲程损失： fplLfg(Lm Li )
E ft f i1 ri
若各级杆及油管
冲程损失的影响因素分析：
的钢级不同，则
E单独取值
(1) 油层供液状况和生产流体的性质；
(2) 抽油杆和油管的性质、组合；
(3) 下泵深度；
(4) 抽油泵的规格。
2020/12/2
8
(二)考虑惯性载荷后柱塞冲程的计算
余隙比： KVs /Vp
充满系数推导过程p139。
13
泵充满程度的影响因素分析：
1KK1KR
1R
1R
(1) 生产流体的性质—气液比 R愈小，就越大。增加泵的沉没深度或使用气锚。
(2) 防冲距 K值越小，值就越大。尽量减小防冲距，以减小余隙。
2020/12/2
14
三、泵的漏失
影响 泵效 漏失
(1) 排出部分漏失
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2020/12/2
4
泵效：在抽油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。
Q/Qt
影响泵效的因素
(1)
抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩
b 井下分离器 4— 中 心 管 ； 5— 外 筒 ； 6— 套 管 ； 7— 封 隔 器
气
油
18
➢复习思考题
1、何为Q理和η？影响η的因素有哪些？如何提高η？ 2、掌握λr、λt、λi、Sp的计算方法。
2020/12/2
19
q1
De3g 12
H l
活塞向上运动时上带液量：q2 12Dep
总漏失量为：qq1q2D 13 2 ge. lH1 2Dp e
所以只考虑柱塞间隙漏失时，漏失系数为：
q
L
1 86400
B
2 Qt
2020/12/2
16
四、提高泵效的措施
(1)选择合理的工作方式
①选用大冲程、小冲次，减小气体影响，降低悬点载荷， 特别是稠油井。 ②连喷带抽井选用大冲数快速抽汲，以增强诱喷作用。
抽油杆柱和油管柱的自重伸长在泵工作的整个过程中是
20不20/1变2/2的，它们不会影响柱塞冲程。
6
抽油杆和油管弹性伸 缩如图3-19所示。
冲程损失：r t
图3-19 抽油杆和油管弹性伸缩示意图
柱塞冲程：
SpS(rt)S
冲程损失计算式：
2020/12/2
W L L(11)fp lLfg(LL)
E fr ft
✓教学难点
1、选择合理的工作方式提高泵效 2、气锚的分离原理
➢教法说明：
课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的图形和动画。
➢教学内容：
1. 柱塞冲程 2. 泵的充满程度 3. 泵的漏失 4. 提高泵效的措施
2020/12/2
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
2020/12/2
11
2020/12/2
因此，抽 油杆柱振动对 柱塞冲程的影 响存在着冲次、 冲程配合的有 利与不利区域。
12
二、泵的充满程度
气锁：抽汲时由于气体在泵内压缩和膨胀，吸入和排出阀无 法打开，出现抽不出油的现象。
充满系数：
Vl' 1KK1KR
Vp 1R
1R
2020/1图2/23-20 气体对冲满程度的影响
上冲程：
IIrrddLL 22ffrrEE
W WrrSSNN22LL 2211779900 ffrr
EE
((11
rrll ))
下冲程：
IIrrddLL 22ffrrEE
W WrrSSNN22LL 2211779900 ffrrEE
((11
rrll ))
由于抽油杆柱上各点所承受的惯性力不同，计算中近似