抽油机参数分析和计算

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：
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
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
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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。
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
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。
={(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。

=(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
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、抽油机悬点载荷及其计算
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。
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
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）。
（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。
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：
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：
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
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