抽油机参数分析和计算

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1、理论示功图:它是在一定理想条件下绘制出来的, 主要是用来与实测示功图进行对比分析,以此 来判断深井泵的工作状况 。其理想条件为:
假设泵、管没有漏失,泵正常工作; 油层供液能力充足; 不考虑动载荷的影响; 不考虑砂、蜡、抽油的影响;
不考虑油井连喷带抽;
认为进入泵的液体是不可压缩的,阀是瞬时关 闭的。
抽油机井参数分析与计算
内容提要
一、引言 二、抽油机悬点载荷及其计算 三、抽油机井示功图 四、总结
一、引言
抽油机井参数的分析与计算,是机械采油的重 要内容之一。是一种以参数分析和计算为基础的抽 油机井驴头悬点载荷确定方法。主要是通过冲程、 冲次、泵径、泵深、抽油杆直径及长度等抽汲参数 对驴头悬点载荷的分析与计算,计算出驴头悬点的 最大载荷和最小载荷,根据驴头悬点载荷与光杆位 移关系绘出曲线,它是分析和判断抽油泵(深井泵) 抽吸状况最有效的手段,其基础是理论示功图。通 过本节的学习,为下一节结合抽油机井生产数据 (同步测试、液量),对实测示功图进行准确的分 析判断,可提出合理的可行的措施意见,打下一个 坚实的基础。
W惯

Wr
Sn2 1440
式中:W惯——惯性载荷最大值,N; S——抽油机冲程,m; N——抽油机冲速,min-1。
二、抽油机悬点载荷及其计算
3.驴头悬点最大载荷、最小载荷计算
根据抽油机运动的特点,抽油机在 上下冲程中悬点载荷是不同的 。
光杆 W惯
1).抽油机在上冲程时为最大载荷, 其计算公式如下:
W惯
式中:W ——在液 体中杆柱重[在抽油 杆柱自重减去液体 对其浮力],N。
光杆 抽油杆
套管 油管
活塞
油层
图1-2
二、抽油机悬点载荷及其计算
2.动载荷(惯性载荷)
惯性载荷是由于抽油机运转时驴头带着抽油杆柱和液柱作 变速运动,因而产生杆柱和液柱的惯性力,如果忽略抽油杆 和液柱的弹性影响,则可以认为两者各点的运动规律是完全 是一致的。惯性的大小和方向随着抽油杆运动速度大小和方 向而变化,在上、下冲程开始时惯性载荷最大,而方向相反。 所以在计算惯性载荷时,通常计算最大值。其计算公式为:
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谢 谢!
让我们共同进步
如果把抽油机驴头悬点看作简谐运动,并考虑液柱的 惯性载荷时,可用下列公式进行计算:
W最大

Wl

Wr
1
Sn2 1790

W最小

W1
Sn2 1790

二、抽油机悬点载荷及其计算
4.驴头悬点最大载荷、最小载荷计算实例:
已知某井使用的抽油杆直径d=25mm,深井泵泵井 D=44mm,泵挂深度H=1000m,冲程S=3.0m,冲数n=6min-1, 该井含水率fw=80%,原油相对密度ρo=0.8,水的相对密度 ρw=1.0,求该井驴头悬点最大载荷W最大、最小载荷W最小 (抽油杆的相对密度ρs=7.8×104N/m3,不计接箍重量, g=10m/s2)。
三、抽油机井示功图
如何把理论示功图绘制在实测示功图上的方法
(1).以实测示功图的基线(冲程)为横坐标,在 基线的左端作纵坐标表示载荷线(光杆载荷);
(2).根据油井抽吸参数计算出Wr和Wl的值,然 后再由测试仪器(动力仪)的力比计算出Wr和Wl 在示功图上的值;
(3).冲程损失的计算:由于其计算较复杂,现场 多数不进行具体计算,实际上也不影响分析:

=(7.8-0.96)×103×10×1000πd2/4
=6.84×107×3.14×25×25×10-6/4
=33559N=33.559kN
该井驴头悬点最大载荷W最大为51.06KN,最小载荷W最小为33.559KN
三、抽油机井示功图
抽油机井示功图是描绘抽油机井驴头悬点载荷 与光杆位移关系的曲线
={(D2-d2)×0.96+d2×7.8}×103×1000×10π/4×(1+3×62/1790) =48.15×104×(1+0.0603)=5.106×104 N=51.06KN
W最小

W1
Sn2 1790

=
fr
s

gL
1

S n2 1790
三、抽油机井示功图
理论示功图 :是抽油机井驴头悬点光杆处载荷与位移的关 系建立在直角坐标系的图形
W
λ B
λ1
λ2
Wl
W静 A
Wr
C
D λ2
λ1
S活
SSS
S光
三、抽油机井示功图
理论示功图各条曲线的意义分别是(图1-3中) : AB线段为增载线,即驴头从下死点(A)开始上行,游动
阀关闭活塞以上油管内液柱重量Wl和杆重Wr都作用与驴头悬 点上,并使杆(变长)、管(减载缩短)发生弹性变形,直到 B点极限,活塞并没有跟着光杆发生位移,而这一段变形量就 称为冲程损失λ,包括杆损λ1和管损λ2,此过程中固定法并没 有打开。BC线段为上载荷线,即杆管弹性变形结束,载荷増 至C,此最过大程(中W固最大定=W阀r打+W开l),,活泵塞筒开进始油跟(着液光)杆,同井步口上排行液之;上这死是点上 冲程完毕,开始下冲程。
如果把抽油机驴头悬点看作曲柄滑块机构运动,曲柄旋 转半径与连杆长度之比为1/4,且只考虑液柱、杆及杆柱惯 性载荷时,可用下列公式计算:
W最大

Wl

Wr b

Sn2 1440

W最小


Wr

b

Sn2 1440


b 1
s
二、抽油机悬点载荷及其计算
3.驴头悬点最大载荷、最小载荷计算
二、抽油机悬点载荷及其计算
1、静载荷
由图1-1可知, 抽油机上行(上 冲程)时,游动 阀是关闭的,悬 点(光杆)所受 静载荷为(抽油 杆柱重、活塞截 面以上的液柱重 量):
驴头上行时悬 点承受的载荷
Wr
Wl W惯
光杆 抽油杆
套管 油管
活塞
油层
图1-1
二、抽油机悬点载荷及其计算
1、静载荷
(1).抽油杆柱重量:
CD线段为卸载线,即驴头开始下行,游动阀处于关闭状态, 固定阀也还是处于打开状态,此时悬点载荷在变小,杆管与前 一过程发生相反的弹性变形,直至D点活塞并没有跟着光杆一 起即下杆行管, 弹其性冲变程形损结失束也,是载荷λ(降λ1至+λ最2)小。(DWAr)线,段活为塞下开载始荷跟线着,光 杆同步下行至下死点A,此过程中固定阀关闭,游动阀打开,油 管进液。图1-3中AD1为光杆冲程,AD为活塞冲程。这样一个 冲程完毕,理论功图也就解释完毕了。
W最大 Wr Wl W惯
Wl Wr
抽油机在上行时光杆受力情况
式中:W最大——驴头悬点最大载荷,N;
2).抽油机在下冲程时为最小载荷。 其计算公式如下:
W惯 光杆
W最小 W W惯
式中: W最小——驴头悬点最小载荷, N。
W’
抽油机在下行时光杆受力情况
二、抽油机悬点载荷及其计算
3.驴头悬点最大载荷、最小载荷计算
解:求混合的密度ρ=ρo(1-80/100)+ρw×80/100 =0.8×0.2+1.0×0.8=0.96
W最大

Wl
Wr 1
Sn2 1790

={ ( f fr ) L g + fr s g L }{1+S×n2/1790}
二、抽油Leabharlann Baidu悬点载荷及其计算
(4).根据Wr和Wl在示功图的数值大小,画在实测 示功图上,其长短与基线相同,如图1-4中的虚线 A’D’与B’C’。
四、小结
本节课我们主要学习了二方面的知识:1)、 抽油机悬点载荷及其计算;2)是抽油机井 示功图。要求学员会分析抽油机井在上、下 行(冲程)时,悬点(光杆)所受的静载荷、 动载荷,会计算驴头悬点最大载荷、最小载 荷;知道理论示功图条曲线的意义;会在实 测示功图上画出理论载荷线。
三、抽油机井示功图
2.实测示功图:实测示功图是由专门测试仪器在抽油机井口悬 绳器处测得,如图1-4所示。
B 驴 B’ 头 悬 点 载 荷 A’ A
A
基线
C C’
D’ D
光杆冲程S
图1-4 抽油机井实测示功图
三、抽油机井示功图
实测功图 :如图1-4中由ABCD绘制(测试记录笔 画的)的封闭曲线
式中:Wl ——液柱重量,N f ——活塞截面积,mm2;
——液体相对密度。
二、抽油机悬点载荷及其计算
(3)在液体中抽油
杆(柱)重量:
由图1-2可知,抽 油机在下行(下冲 程)时,固定阀是 关闭的,游动阀是 打开的,悬点(光
驴头下行时 悬点承受的 载荷
W’
杆)所受静载荷为:
W fr s g L
Wr f r s g L
式中:Wr ——杆柱重量,N;
f r ——油杆截面积,mm2;
s ——钢的相对密度;
g ——重力加速度,9.8m/s2; L ——抽油杆柱长度,m;
二、抽油机悬点载荷及其计算
1、静载荷
(2).活塞截面以上的液柱重量:
Wl ( f fr ) L g
实测示功图中,其横坐标为冲程坐标,纵坐标为 载荷(大小)。由图中最高位置B点量出高度, 再由测试仪的力比(实际值与图上数值的笔)就 可以计算出本井最大载荷。由图中A点到C点横向 (水平)量出其长度,再由测试仪的减程比(实 际长度值与图上数值得比)就可以计算出本井光 杆的最大冲程。
抽油机井实测示功图对抽油机井的日常管 理和抽油状况分析是相当重要的
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