影响抽油泵泵效因素分析

Φ38 216 0.1555 371 0.2671
Φ44 248 0.1786 403 0.2902
Φ57 306 0.2203 570 0.4104
mL/min
m3/12小时
592
0.4262
705
0.5076
1055
0.7596 0.4－2.3％
泵效损失（参照表一中的理论排量）
0.63－2.9％ 0.53－2.52％
抽油泵工作上冲程（泵吸液）转化为下冲
程（泵排液），即泵腔由低压腔转化为高压腔
时，柱塞上游动阀球开启产生向上的瞬时冲击 力较大，与下行的抽油杆柱相互作用，造成柱
塞上部较细的抽油杆柱在压应力作用下产生较
大的弯曲变形，从而造成较大的冲程损失，降 低抽油泵排量。
上冲程转换为下冲程时，柱塞下行对泵
筒充液腔产生的压力通过阀座孔作用于阀球 上的力必须大于阀球承受的液柱压力，阀球 才能打开，受力分析见图一，在打开瞬间， 这个力作用在整个阀球上，通过阀球、阀罩 将力传递给抽油杆柱。
规定值推算抽油泵每天理论排量的泵效损失见表一；漏失量试验
数据统计平均值见表二。
注：试验压力:10MPa ；试验介质为10号轻柴油；单位:最大漏失量
mL/min
图一
抽油泵配合间隙理论最大漏失量规定（极限）值
表一
推算抽油泵每天理论排量的泵效损失
泵径规格
Φ38
冲程X冲次 理论排量 2# 间 隙 漏失量 泵效损失 漏失量 泵效损失 漏失量 泵效损失 7.25% 4.43% 2.44% 9 14.76 12 19.68 0.36 1.83% 0.655 3.33% 1.07 5.44% 4.35% 6.24% 2.66% 3.79% 1.46% 2.07% 15 24.60 9 20.11
Φ44
12 26.82 0.417 1.55% 0.763 2.84% 1.256 4.68% 3.75% 4.85% 2.28% 2.92% 1.24% 1.61% 15 33.52 9 33.25
Φ57
12 44.33 0.536 1.21% 0.979 2.19% 1.613 3.64% 2.91% 1.77% 0.97% 15 55.41
二、抽油泵阀球启闭造成排量损失分析：
阀球启闭滞后会造成抽油泵排量损失，只要泵腔存有气 体或未充满就会造成阀球启闭滞后；阀球开启所需压差约为
0.003MPa（非常小）,而造成排量损失的主要原因应该是游动
阀球开启时产生向上的撞击力造成柱塞上部抽油杆柱弯曲变 形所产生的冲程损失，而这部分损失往往被忽略。
注：1、数据来源：对一定数量、某一规格、某一间隙抽油泵漏失量试验值统计 计算平均值，对其计算12小时（相当抽油泵实际工作一天）的漏失量。 2、2号间隙漏失量统计了160台,3号间隙漏失量统计了120台，4号间隙漏失 量统计了60台。
计算出表一中的漏失量及相应的泵效损失，泵效损失在0.97－ 7.25％之间，根据表二试验数据推算出的泵效损失在3%以下。抽油
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容
一、抽油泵漏失状况分析
二、抽油泵阀球启闭造成的排量损失分析
三、泵腔未充满造成泵效损失及应对措施
四、抽油杆柱、油管柱伸长对泵效影响分析
五、认识及建议
一、抽油泵漏失状况分析
通常认为抽油泵漏失对泵产量影响较大，用户便采用小间隙
抽油泵以减少漏失；以Φ38、Φ44、Φ57三种常用规格抽油泵的 常用间隙（2、3、4号间隙）的漏失情况为例进行理论计算和试 验统计分析：在GB/T18607《抽油泵及其组件规范》附录B中，上 述三种泵的理论最大漏失量规定值见图一；根据理论最大漏失量
F4
F2：阀球瞬间打开后，P2通过阀座孔作用 于整个阀球上的力 N， F2=π/4×d12×P2； F2≥F1时，阀球才能打开；
图 二 阀 副 启 闭 受 力 示 意 图
F3：阀球瞬间打开后，作用于阀球下部压
强与上部压强的压差产生的对阀球的 冲击力 N，
F3=π/4×D12×（P2-P1）；
F4
F4：上冲程转为下冲程后，抽油杆柱推动
图 二 阀 副 启 闭 受 力 示 意 图
F4
D1：阀球直径 mm； d1：阀座孔径 mm； D2：柱塞直径 mm； P1：阀球关闭时，作用于阀球上的液柱
图 二 阀 副 启 闭 受 力 示 意 图
压强 MPa；
F1：阀球关闭时，作用于阀球上的液柱 压力 N，
F1=π/4×D12×P1；
P2：阀球打开瞬间，作用于阀座上的压 强 MPa（即泵充液腔压强）；
泵实际生产中，受泵挂深度加深等因素影响，漏失量会增加；随着
井液粘度的增加，漏失量会减少；目前国外研究认为由于抽油泵为 间隙滑动密封，3－5%的漏失将会起到很好的润滑作用，能够延长
抽油泵工作寿命，根据井况选择合理间隙、密封段长度以保证所需
的漏失量是必要的，如印度尼西亚采用10号间隙长度为3英尺的柱 塞用于稠油油井，美国CDI公司采用7号间隙等；从计算分析中看出 抽油泵漏失造成的液量损失一般小于5%，目前采油现场抽油泵泵效 为25－65％，造成泵效损失并不完全是抽油泵漏失造成的，漏失造 成抽油泵系统效率的减少一般小于5%。
表三 阀副基本参数
3# 间 隙
4# 间 隙
注：1、抽油泵工作时，上冲程排液过程中产生漏失，下冲程进液过程中不产生漏失； 每天产生漏失量＝12(小时)X60(分种)X最大漏失量（mL/min）X10－6。 2、冲程X冲次单位为m/min；理论排量、漏失量单位为m3/d。
表二 漏失量试验统计平均值 泵径规格
漏失量
2#间隙 3#间隙 4#间隙 mL/min m3/12小时 mL/min m3/12小时
柱塞下行，使柱塞下部泵腔变为高压 腔达到压强P2时，所需的杆住下行力 ，根据作用力与反作用力原理，这 个力将反向作用于抽油杆柱上，为抽 油杆的轴向压力 N；
图 二 阀 副 启 闭 受 力 示 意 图
F4=π/4×D22×（P2-P1）。
F4
按1000米泵挂深度计算（不考虑沉没度和井口回压），设定 作用在阀球上的液柱压强为10 MPa；则阀球打开瞬间，作用于阀 球上的压强P2、阀球对球腔的撞击力F3、产生压强P2所需的杆柱下 行力F4（即作用于抽油杆上的轴向压力）。常规阀副基本尺寸参 数和P1、 P2见表三； F3、 F4见图三。