泵效的影响因素及提高措施

第六节 泵效的影响因素及提高措施 在抽油井生产过程中，泵的实际排量 Q 常小于
其理论排量 Qt ，二者的比值称为泵的容积效 率 v ，油田通称为泵效，即
其中
v Q Qt
Qt 1440 A p sn 360d p sn
2
一、 泵效的影响因素
活塞让出体积
从泵三个基本工作环节出发： 油进泵
则
Wr s 2 w L 2 Wr sn L g 2 i 1790 Ar E Ar E
2
2
在静载荷和惯性载荷的共同作用下，活塞冲程为：
Wr n L s p s i s (1 ) 1790 Ar E
考虑到弹性波在抽油杆中的传播速度 a 还可写成：
E
2
3. 合理利用气体能量及减少气体影响
带喷井：利用气能举油，加油 合理利用套管气 嘴控制
不带喷井：稳定液面和产量， 减少脱气后引起的油粘度增加 正常抽油井： 增加沉没度，或安装气锚以减 少气体进泵
2) 吸入部分漏失：指固定阀漏失，它将会减少进 入泵内的油量。 3) 其它部分漏失：由于油管丝扣、泵的连接部分 及泄油器不严，都将降低泵效。
二、 提高泵效的措施
泵效的高低，是反映抽油设备利用率和管理 水平的一个重要指标。 泵效同油层条件有相当密切的关系，因此，提 高泵效的一个重要方面是要从油层着手，保证 油层有足够的供液能力。
3）B’
C吸入阀打开，B’C=Sp =S-(λr + λt )=S- λ
下冲程：开始时固定阀关闭。
1）C D,抽油杆卸载，缩短λr ；
2）D
3）D’
D’，管加载，伸长λt ；
E,游动阀打开，D’E=Sp=S-(λr + λt )
*实际上，抽油杆和油管的伸缩是同时进行的。
由于抽油杆柱与油管柱的弹性伸缩使活塞冲程小于 光杆冲程的值，称为冲程损失。
2）Fgo , 增加沉没度，增加泵入口压力，
3）若油层能量低或 o高，造成冲不满，可以 采用：加深泵挂，增加沉没度，实施增产措 施，优选抽汲参数，若为稠油，可以降粘。
3. 漏失的影响 抽油泵在工作时，由于各种原因将产生漏失，使 泵效降低。影响泵效的漏失主要有： 1) 排出部分漏失：指活塞与衬套的间隙漏失和游 动阀漏失，将减少泵内排出的油量。
2 2
Lw s p s (时Wmax增加，Wmin降低， 杆受力条件变差。所以，不采用增加关系载荷的 方法增加sp ，即不采用快抽。 (3) 振动载荷对活塞冲程的影响
理论分析和实验研究表明：抽油杆柱本身振动的 位相在上、下冲程中几乎是对称的，即如在上冲 程末抽油杆柱伸长，则在下冲程末抽油杆柱缩短； 反之亦然。
2. 气体和充不满的影响
通常：P泵入口 Pb 气体进泵 减少 V液进泵
气锁：由于气体在泵内的压缩和膨胀，使得吸入 阀无法打开而抽不出油，这种现象称为“气锁”。
充满系数：是指每冲次吸入泵内的原油(或液体) 的体积 V0 与活塞让出容积 V p 之比，即 V0


i 1
m
Li ) Ari

Wr L( Ap Ar ) ( L H fl ) Ap l g

i 1
m
Li L ) Ari At
(2) 惯性载荷对活塞冲程的影响 上死点：aA 最大，向下；Fi最大，向上，杆 压缩，多向上移动λiu ； 下死点：aA 最大，向上；Fi最大，向下，杆 拉长，多向下移动λid
调整抽汲参数时，在保证Ap、s和n的乘积不变(即理论 排量一定)的条件下，虽然可以任意调整三个参数，但 当其组合不同时，冲程损失、气体的影响及漏失的影响 也不同。此外，对于深井抽汲时，要充分注意振动载荷 影响的s和n配合不利区。
2. 使用油管锚
使用油管锚将油管下端固定，则可消除油管变形，从而 减小冲程损失。
油从泵内排出 影响泵效的因素主要有: 抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩 气体和充不满的影响 漏失

1. 抽油杆和油管弹性伸缩的影响
抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩，将减小活 塞冲程，因而降低泵效。抽油杆柱和油管柱 的弹性伸缩量越大，活塞冲程与光杆冲程的 差别也就越大，泵效也就越低。抽油杆柱所 受的载荷性质不同，则伸缩变形的性质与程 度也不同。
Vp
泵的充满系数与 泵内气油比及泵 的结构有关。
定义 Fg 0 为泵内 的气油比；
K s 为泵的余隙比；
则： Fg 0 V g V0
可导出充满系数表达式为：
1 K s Fg 0 1 Fg 0
推导过程如下：
Vs Fgo Vg FgoVo 又Ks Vo Vp Vo ' Vo Vs V p Vg V p FgoVo Vo V p Vs 1 Fgo V p Vs 1 Fgo Vs V p Vs Fgo 1 Fgo 1 K s Fgo 1 Fgo Vg
Vo ' Vo Vs
Vo ' V p Vs Fgo 1 Vp 1 Fgo V p 1 Fgo
Vs 1 Fgo Vp
讨论：
1 K s , , 应使Vp , Vs , 在不撞击固 ） 定阀尔时，应减少防冲距Vs以减少K s
减少Fgo或使用气锚以减少气体进泵
活塞冲程比只有静载荷作用时要增加 ：
i
iu id
由于抽油杆柱上各点的惯性力不同，故取其平 均值。根据广义虎克定律可得：
Fird L Wr sn L r iu (1 ) 2 Ar E 2 1790 Ar E l
Firu L Wr sn L r id (1 ) 2 Ar E 2 1790 Ar E l
1）A B驴头上移，游 动阀关闭， Wl 抽油 杆，杆伸长λr 。
2）B B’与此同时， 管卸载，缩短λt ，活塞与 衬套无相对位移，吸入阀 关闭。
3）B’ C吸入阀打开， B’C=Sp =S-(λr + λt )=S- λ
(1) 静载荷对活塞冲程 的影响
上冲程中：抽油杆加载， 油管卸载。
1）A B驴头上移，游 动阀关闭， Wl 抽油 杆，杆伸长λr 。 2）B B’与此同时，管 卸载，缩短λt ，活塞与衬套 无相对位移，吸入阀关闭。

，上式
s p s(1
其中：

2
2
)
L a
证明如下：
Fird iu 2 Firu id 2 L 1 Wr s 2 r L w (1 ) ArE 2 g 2 l ArE L 1 Wr s 2 r L w (1 ) ArE 2 g 2 l ArE LAr s g s 2 Wr s 2 L L i iu id w w g 2 ArE g 2 Ara 2 s Ls 2 2 s 2w s 2a 2 2
r t
活塞冲程 ： s p s ( r t ) s
A p 1 H f 1 g L 根据广义虎克定律 ： ( E At 推导如下：
W L A E W静 Wr Wl Fs Wr ' (Wr LAr g ) Ap l H fl g r t Apl H fl g E (
油层：对注水开发油田：加强注水，实施增产措施
对于井筒方面，提高泵效应采取下述措施。
1. 选择合理的工作方式
选择合理的工作方式来提高泵效的基本原则是：
1) 当抽油机已选定，并且设备能力足够大时， 在保证产量的前提下，应以获得最高泵效为基本 出发点来调整抽汲参数。 2) 当产量不限时，应在设备条件允许的前提下， 以获得尽可能大的产量来提高泵效。