采油工程有杆泵采油

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。
抽油杆柱和油管柱的自重伸长在泵工作的整个过程中是 不变的，它们不会影响柱塞冲程。
采油工程原理与设计
抽油杆和油管弹性伸 缩如图3-19所示。
采油工程原理与设计
柱塞与衬套间隙漏失计算
静止条件下的漏失量： q1

De 3 g 12
H l
活塞向上运动时上带液量：q2

1 2
De
p
总漏失量为：q

q1
q2

De 3 g 12
. H l

1 2
De

p
所以只考虑柱塞间隙漏失时，漏失系数为：
q
L
1 86400
B
采油工程原理与设计
第四节 泵效计算
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
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

1 Bl
一、柱塞冲程
交变载荷作用
采油工程原理与设计
max

Pm a x fr
min

Pm in fr
在交变负荷作用下，抽油杆柱往往是由于疲劳而发生 破坏，而不是在最大拉应力下破坏。因此，抽油杆柱必须 根据疲劳强度来进行计算
(一)抽油杆强度计算方法
1.И.А奥金格公式
采油工程原理与设计
强度条件： c 1

1


1
K
2 Qt
四、提高泵效的措施
采油工程原理与设计
(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， 特别是稠油的井。 ②连喷带抽井选用大冲数快速抽汲，以增强诱喷作用。
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
采油工程原理与设计
1
4
2
5Baidu Nhomakorabea
气
6
锚
3
7
分
离
原
a 简单气锚
理
1—孔眼；
2—吸入管；
3—外筒
b 井下分离器 4—中心管； 5—外筒； 6—套管； 7—封隔器
气
油
采油工程原理与设计
第五节 有杆抽油系统设计
一、抽油杆强度计算及杆柱设计
抽油杆设计：抽油杆柱的长度、直径、组合及材料。
抽油杆柱工作时承受着交变负荷所产生的非对称循环应 力作用。
c a max
注意：
a
max min
2

Pm ax Pm in 2 fr
①对于深井，通常多级组合抽油杆柱。
②采用下部加重杆柱，既可提高抽油杆刚度和强度， 又可克服活塞下行阻力，以减小弯曲。

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：
Sp

S



i

S (1
Wr N 2L ) 1790 fr E

采油工程原理与设计
(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。
22 11779900
ff
r r
EE
((11
rr ll
))
下冲程：


II
rd rd
LL
22
ff
r r
EE

WWrr
SSNN
2 2
LL
22 11779900
ff
r r
EE
((11
rr ll
))
由于抽油杆柱上各点所承受的惯性力不同，计算中近似
取其平均值，即：
i
采油工程原理与设计
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。
二、泵的充满程度
采油工程原理与设计
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' 1 K K 1 KR
Vp 1 R
1 R
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：
S p S (r t ) S
冲程损失计算式：


WLL E
(
1 fr

1) ft
f pl Lf g ( L
E
fr

L) ft
采油工程原理与设计
多级抽油杆的冲程损失： f p l Lf g ( L m Li )
下死点静止状态下柱塞 与泵吸入口的距离
采油工程原理与设计
三、泵的漏失
影响 泵效 漏失
(1) 排出部分漏失
(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。
E
ft f i1 ri
冲程损失的影响因素分析：
(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。
采油工程原理与设计
(二)考虑惯性载荷后柱塞冲程的计算
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 。
图3-20 气体对冲满程度的影响
余隙比： K Vs /Vp
充满系数推导过程p139。
泵充满程度的影响因素分析：
采油工程原理与设计
1 K K 1 KR
1 R
1 R
泵吸入口 压力
(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。
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
采油工程原理与设计
根据虎克定律，惯性载荷引起的柱塞冲程增量为：
上冲程：


II
rd rd
LL
22
ff
r r
EE

WWrr
SSNN
2 2
LL