抽油泵泵效实验

中国石油大学（华东）采油工程实验报告

实验日期： 成绩：

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抽油泵泵效实验

一、 实验目的

1. 观察抽油机、抽油泵的结构和工作工程（机杆泵的四连杆机构）；

2. 掌握抽油泵扬程、功率和效率的计算方法；

3. 观察泵效的和产气量之间的关系；

4. 观察气锚的分气效果；

二、 实验原理

抽油泵的效率是分析抽油机井工作状况的重要参数，根据气液混合物流过抽油泵的能量方程式和机械能守恒原理可以分析泵效。

泵的实际排量要小于理论排量，两者的比值称作容积泵效率，油田称泵效，也称泵的排量系数，即：

T

V Q Q =

η 式中：Q -----泵的实际排液量；

T Q -----泵的理论排液量； V η-----泵效；

Sn D Q T 4

2

π=

式中：D----泵径；

S-----冲程； n-----冲次；

影响泵效的因素是多方面的，如油杆、油管的弹性变形，液体漏失及泵筒液体的充满程度和液体在地层与地面体积的差异等。

要注意的是，在实际井中，由于排量系数只表示抽油机井的实际产液量占抽油泵理论排量的份额，它并不能从能量角度准确的表示抽油泵的效率。

当有气体进入泵中时，泵效由于气体的影响而降低，增加气锚装置可将部分气体分离到环空，使泵效提高，通过测定有气锚和无气锚时的排量就可计算出气锚的分气效果（泵效的相对减少量）：

未通气时泵效

通气后泵效

未通气时泵效泵效的相对减少量-=

实验用供液瓶代替地层供液，用小型抽油机带动活塞产液，由空压机供气，在油管口用量筒和秒表计量实际排量。

三、实验设备和材料

1.实验设备

小型抽油机、深井泵模型、空压机、阀组、空气定值器、浮子流量计、供液瓶、秒表等；

2.实验介质 空气、水；

四、 实验步骤

1. 记录实验深井泵的泵径；

2. 移动支架使泵筒中心线与驴头对准，检查对应泵筒的进气管和进液管是

否通畅； 3. 用手转动皮带轮带动驴头上下运动，记录柱塞冲程； 4. 接通抽油机电源，测量冲次；

5.用量筒和秒表在油管口记录实际排液量，重复三次；

6.打开空压机电源，调节空气定值器旋钮，井进入泵筒中的气量定位0.4

方/小时，待产液稳定后，记录三次井筒的排量；

7.打开空压机电源，调节空气定值器旋钮，井进入泵筒中的气量定位0.8

方/小时，待产液稳定后，记录三次井筒的排量；

8.打开空压机电源，调节空气定值器旋钮，井进入泵筒中的气量定位1.6

方/小时，待产液稳定后，记录三次井筒的排量；

9.关闭抽油机和空压机电源，轻抬支架更换泵筒，更换对应的进液管和进

气管；

10.重复5-9步；

11.清扫地面，实验结束；

五、实验记录与数据处理

表1 实验数据记录表

计算步骤： 1、理论排量

/d m ...πSn πD Q T

3

2

2481499659374

34=⨯⨯⨯== 2、实际排液量

以无气锚未通气数据组为例

ml Q Q Q Q 33.1433

1501401403321=++=++=

min 68026533143ml/...n Q Q =⨯=⨯=

同理其他数据组计算结果见表2

表2 实际排量Q

3、泵效计算:

以无气锚未通气的数据组为例

%53.53%10048

.14996.802%100Q Q T =⨯=⨯=

η 同理计算结果见表3

表3泵效η

4、泵效的相对减少量： 以无气锚小气量的数据组为例

-=

未通气时泵效通气后泵效泵效的相对减少量未通气时泵效= 6.52%53

.5350.04

-53.53=

同理计算结果见表4

表4 泵效减少量

5、由表3绘出泵效与气量的曲线关系图并分析结果，见下图:

结果分析：（1）由图像看出对于无气锚抽油泵，随着通气量的增大，泵效先减小后增加，而理论情况是随着通气量增加泵效不断减小。有气锚抽油泵随着通气量的增大，泵效基本保持不变，与理论情况相符合。

（2）从泵效的相对减少量上来看，有气锚的泵减少的比较少，也体现出气锚对泵效的影响：气锚存在时可以减少气体对泵效的影响。

误差分析：理论上来讲，无气锚泵随着通气量的增加，排量应该越来越小，而在实际测量过程中却是先减小后增加，这可能是由于：1、实验时泵筒中心线与驴头未对准；2、在抽油机未完成整个冲程或超过整个冲程时才移去量筒；3、读取液体体积不准确；

4、实验仪器装置自身出现的问题造成实验数据错误或者实验操作有问题。

六．简答题

1、简述抽油泵的工作原理

答：上冲程：抽油杆柱带着柱塞向上运动，活塞上的游动阀受管内液柱压力而关闭。此时，泵内压力下降，固定阀在环形空间液柱压力与泵内压力之差的作用下被打开。如果油管内已经充满液体，在井口将排出相当于柱塞冲程长度的一段液体。所以，上冲程是泵内吸入液体，井口排出液体的过程。造成泵吸入的条件是泵内压力低于沉没压力。

下冲程：抽油杆带着柱塞向下运动，固定阀一开始就关闭，泵内压力增高到大于柱塞以上液柱压力时，游动阀被顶开，柱塞下部的液体通过游动阀进入柱塞上部，使泵排出液体。由于有相当与冲程长度的一段光杆从井外进入油管，所以

将排挤出相当于这段光杆体积的液体。所以，下冲程是泵向油管内排液的过程。造成泵排出液体的条件是泵内压力高于柱塞以上的液柱压力。

2、简述气锚的分气原理

答：气锚的分气原理是当气液混合物经气锚孔眼进入气锚，在油气密度差的作用下，气泡产生向上的垂直速度，加上气液混合物进入孔眼时发生撞击和扰动，油气就实现了分离，分离出的气体进入油套环空中，避免了进泵。通过气锚，可以减少泵内的进气量，提高了泵效。气锚可以使油气在进泵之前分离，使气体不进入泵，提高泵的充满系数。

七、实验总结

通过本次实验，在观察抽油机、抽油泵的结构和工作工程（机杆泵的四连杆机构）的过程中，基本掌握了抽油泵扬程、功率和效率的计算方法，并且观察了气体对有无气锚抽油泵泵效的影响。此外，由于设备自身原因，由于气体进入环空与有气锚效果相同，造成无气锚时与有气锚时排量相差不大。虽然实验结果与理论有所偏差，但更提醒我们在实验过程中要认真仔细，不断的反思总结。

总之，本次实验收获很大，比如知道了四连杆结构中的四连杆在抽油机中的哪个位置及对应名称，最后，感谢老师在实验过程中的耐心讲解和细致的指导！