助抽装置的应用对抽油泵泵效的影响分析
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而抽 油杆在传 递能量过程 中消耗 了 占光 杆 功率 ４． ２１ 的能量［ ， 因泵 的漏失而损失 的功 率 占输入功率 平均 ３且 ］
图 １ 助抽 装 置 结构 示 意 图
１ 一上螺纹孔； ～弹簧挡块 ；一弹簧 ；一出油 口； ２ ３ ４
５ 一球 阀 ；一 阀座 ；一下 螺 纹孔 ； 一进 油 口 ；一密 封 体 ６ ７ ８ ９
（） ２ 假定 油管锚 定 ， 即不发 生伸缩 变形 ；
西部探 矿工 程
２ ７
如 图 ２ 示 ， 冲程 时 ， 所 上 由于装 置 的单 向凡 尔关 闭 及装 置与衬 管之 间的密 封 ， 可把 油管 内的液 柱与 多级抽 油杆 分 隔成几 个 近 于独 立 的 区 间 ， 行 单 独 的受 力 分 进 析 ， ：１区间的抽 油杆 各 点 只承受 本 区 间作 用在 柱 塞 即 上 的液柱重量 ； 受力 点 以下 的抽 油杆重 和抽 油杆质量 惯 性力 ； 区间液柱 的质量惯 性力 及本 区间液柱 与油 管壁 本
一
段 与其 相 匹配 的衬 管 ， 且衬 管长 度满 足装置 在实 际工
作 用在 抽油杆 上 ， 而 ２区间 的抽 油杆 各点承受 作用在 故
作中 的行 程 。隐去装 置 １ ２ ３及衬 管 ， 、、 即是未 安装装 置 时的抽油杆 组合 。
装 置 １ 的液重 和 １ 间作 用在柱 塞上 的液重 ； 上 区 受力点 以下 的抽 油杆重 和抽 油 杆质 量 惯 性力 ； 置 １的重 量 ； 装
的沿程 阻力 。 由于引入装 置 ， ２区间装 置 １ 的液柱 重 量将 全部 上
（） ３ 忽略 抽油杆 接箍在 工作 中所受 的阻力 。 ２ １ ２ 未安装 装置 的抽油 杆 的受力分 析 ．．
图 ２中 ， 与抽油 泵柱 塞 相 连 的抽 油 杆 为第 １级 杆 ，
依 次 向上分别 为第 Ⅱ级杆 、 Ⅲ级 杆 。为 了使 装置 与所 第 用的抽 油泵规 格匹配 ， 在井下 每个装 置 的相应 位置 下入
量。
９
Fra Baidu bibliotek以上 因素 中 ， 和油液 的特性因井 的工 况条 件而 气体
异， 并且工程上已采取 了一定的措施来减小其对泵效 的 影 响 。另有研 究表 明 ， 油管弹性伸缩 大约 占系统 弹性 伸 缩 的 ２ ＿ ， 这 部 分 伸 缩 量 可 用 油 管锚 锚 定 消 除 。 Ｏ ２且 ］
河 南 焦作 ４ ４ ０ ； ． ５０ ２ ３ 中国石油天然气管道科 学研 究院， 河南 中牟 ４ １５ ） ５ ４ ０
摘 要： 在有杆泵抽油过程中， 影响泵效的因素很多， 其中最主要的是抽油杆 、 油管的伸缩变形和抽油 泵的 间隙漏失 ， 以抽油杆在传 递能量过程 中消耗 的能量 为最 ， 且 几乎 占据 光杆 功率 的一半 ， 致使 抽 油 泵泵效极 具降低 。着重研 究使 用助抽 装 置前后 抽 油杆 的伸 缩 变形 及 泵 的 间隙漏 失对 泵效 的影 响对 比 ， 实际的工程应用提供相应 的理论基础 。从 理论分析及 实例计 算可知 ， 为 助抽 装置的应 用可减 小抽
油杆 的伸缩 变形 量、 降低 泵的 间隙漏失 ， 在很 大程度上提 高 了抽 油泵 的泵效 ， 增加 了油 田的 产量 与效
益。
关键词 ： 抽油杆 ； 助抽装 置 ； 抽油 泵泵效 ； 用分析 应
中图分 类号 ： Ｅ ３ 文 献标 识码 ： 文章编 号 ：Ｏ ４ ５ １ （０ １Ｏ 一Ｏ ２ —０ Ｔ ９３ Ａ １０— ７６２ １）１ ０６ ５
值 的 ９ １／， 者对 泵效 的影 响较 大 ， ． 二 ９ ６ 故本 文着 重研 究 因抽油杆 的弹性伸 缩及 泵漏失 引起 的冲程 损失 对 泵效
的影 响。
１ 影响泵效 的因素
２ 抽油杆 的受 力分 析与载荷计算
２ １ 受 力 分 析 ．
＊ 牧 稿 日期 － ０ ０ ０ — ６ Ｚ １ － ４０
影响泵效 的 因素很多 ， 对深井泵工 作原理 的分 析 从 研究看 ， 大体 可归结为三个 方面［ ： １ ］ （） １冲程损 失的影响 ： 下冲程 中油 管 、 上 抽油杆受交
变载荷产生弹性伸缩变形 ， 使光杆冲程与柱塞冲程之间 产生位移 差 ， 造成 冲程 损失 ， 导致 泵效下降 。 （） ２气体和充不满的影响： 气体存在会 占据柱塞让 出的部分空间， 使进入泵内的液量减少； 同时， 抽汲液的 粘度 、 温度 、 度等 因素 ， 会影 响 泵 的充满 系数 ， 至 密 亦 以 降低 泵 的充满 程度 。 （） ３ 漏失 的影响 ： 柱塞 与泵衬套 的间隙漏失 、 凡尔 与 凡尔座 之 间的 漏失 及 油 管漏 失 ， 会减 少 泵 的 实际 排 均
２ ６
・
西 部探矿工程
２１ ０ １年第 １ 期
石油 与钻 掘 工程 ・
助 抽 装 置 的应 用 对 抽 油 泵 泵 效 的 影 响分 析
蒲体 润 ， 王艳 丽 王 长 江。裴 延 波 倪 萍萍 ， ， ，
（． 油天然 气装备教 育部重 点实验 室 ・ １石 西南石 油大学 ， 四川 成都 ６００ ；２焦作 大学化工 与环境 工程学 院， １５０ ．
本 文采用 的抽 油杆 助抽装 置 （ 以下 简称 为装 置 ） 如 图１ 所示 。此装置随 抽 油杆上 下运 动 ， 行 时 ， 向 凡 上 单 尔在 弹簧 力 的作 用 下关 闭 ， 密封 体 与 油 管壁 形 成 密封 副， 助于提油 ； 下行时 ， 液流动 力克服弹簧力 促使单 向凡 尔打开 ， 于汲油 。 便
第一作者简Ｏ＂ ｆ （９７ ， （ ｒ蒲体ｆ １７一 女 汉族）四川遂宁人 ， ￣ Ｊ ） ， 西南石油大学机械工程在读硕士研究生， 研究方向： 螺杆钻具的优化设计及井下工具 的行
为分 析 。
２ １ 年第 １ ０１ 期 ２ １ １ 基本 假设 ．． （） １ 所分 析 的井 为直井 ；
图 １ 助抽 装 置 结构 示 意 图
１ 一上螺纹孔； ～弹簧挡块 ；一弹簧 ；一出油 口； ２ ３ ４
５ 一球 阀 ；一 阀座 ；一下 螺 纹孔 ； 一进 油 口 ；一密 封 体 ６ ７ ８ ９
（） ２ 假定 油管锚 定 ， 即不发 生伸缩 变形 ；
西部探 矿工 程
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如 图 ２ 示 ， 冲程 时 ， 所 上 由于装 置 的单 向凡 尔关 闭 及装 置与衬 管之 间的密 封 ， 可把 油管 内的液 柱与 多级抽 油杆 分 隔成几 个 近 于独 立 的 区 间 ， 行 单 独 的受 力 分 进 析 ， ：１区间的抽 油杆 各 点 只承受 本 区 间作 用在 柱 塞 即 上 的液柱重量 ； 受力 点 以下 的抽 油杆重 和抽 油杆质量 惯 性力 ； 区间液柱 的质量惯 性力 及本 区间液柱 与油 管壁 本
一
段 与其 相 匹配 的衬 管 ， 且衬 管长 度满 足装置 在实 际工
作 用在 抽油杆 上 ， 而 ２区间 的抽 油杆 各点承受 作用在 故
作中 的行 程 。隐去装 置 １ ２ ３及衬 管 ， 、、 即是未 安装装 置 时的抽油杆 组合 。
装 置 １ 的液重 和 １ 间作 用在柱 塞上 的液重 ； 上 区 受力点 以下 的抽 油杆重 和抽 油 杆质 量 惯 性力 ； 置 １的重 量 ； 装
的沿程 阻力 。 由于引入装 置 ， ２区间装 置 １ 的液柱 重 量将 全部 上
（） ３ 忽略 抽油杆 接箍在 工作 中所受 的阻力 。 ２ １ ２ 未安装 装置 的抽油 杆 的受力分 析 ．．
图 ２中 ， 与抽油 泵柱 塞 相 连 的抽 油 杆 为第 １级 杆 ，
依 次 向上分别 为第 Ⅱ级杆 、 Ⅲ级 杆 。为 了使 装置 与所 第 用的抽 油泵规 格匹配 ， 在井下 每个装 置 的相应 位置 下入
量。
９
Fra Baidu bibliotek以上 因素 中 ， 和油液 的特性因井 的工 况条 件而 气体
异， 并且工程上已采取 了一定的措施来减小其对泵效 的 影 响 。另有研 究表 明 ， 油管弹性伸缩 大约 占系统 弹性 伸 缩 的 ２ ＿ ， 这 部 分 伸 缩 量 可 用 油 管锚 锚 定 消 除 。 Ｏ ２且 ］
河 南 焦作 ４ ４ ０ ； ． ５０ ２ ３ 中国石油天然气管道科 学研 究院， 河南 中牟 ４ １５ ） ５ ４ ０
摘 要： 在有杆泵抽油过程中， 影响泵效的因素很多， 其中最主要的是抽油杆 、 油管的伸缩变形和抽油 泵的 间隙漏失 ， 以抽油杆在传 递能量过程 中消耗 的能量 为最 ， 且 几乎 占据 光杆 功率 的一半 ， 致使 抽 油 泵泵效极 具降低 。着重研 究使 用助抽 装 置前后 抽 油杆 的伸 缩 变形 及 泵 的 间隙漏 失对 泵效 的影 响对 比 ， 实际的工程应用提供相应 的理论基础 。从 理论分析及 实例计 算可知 ， 为 助抽 装置的应 用可减 小抽
油杆 的伸缩 变形 量、 降低 泵的 间隙漏失 ， 在很 大程度上提 高 了抽 油泵 的泵效 ， 增加 了油 田的 产量 与效
益。
关键词 ： 抽油杆 ； 助抽装 置 ； 抽油 泵泵效 ； 用分析 应
中图分 类号 ： Ｅ ３ 文 献标 识码 ： 文章编 号 ：Ｏ ４ ５ １ （０ １Ｏ 一Ｏ ２ —０ Ｔ ９３ Ａ １０— ７６２ １）１ ０６ ５
值 的 ９ １／， 者对 泵效 的影 响较 大 ， ． 二 ９ ６ 故本 文着 重研 究 因抽油杆 的弹性伸 缩及 泵漏失 引起 的冲程 损失 对 泵效
的影 响。
１ 影响泵效 的因素
２ 抽油杆 的受 力分 析与载荷计算
２ １ 受 力 分 析 ．
＊ 牧 稿 日期 － ０ ０ ０ — ６ Ｚ １ － ４０
影响泵效 的 因素很多 ， 对深井泵工 作原理 的分 析 从 研究看 ， 大体 可归结为三个 方面［ ： １ ］ （） １冲程损 失的影响 ： 下冲程 中油 管 、 上 抽油杆受交
变载荷产生弹性伸缩变形 ， 使光杆冲程与柱塞冲程之间 产生位移 差 ， 造成 冲程 损失 ， 导致 泵效下降 。 （） ２气体和充不满的影响： 气体存在会 占据柱塞让 出的部分空间， 使进入泵内的液量减少； 同时， 抽汲液的 粘度 、 温度 、 度等 因素 ， 会影 响 泵 的充满 系数 ， 至 密 亦 以 降低 泵 的充满 程度 。 （） ３ 漏失 的影响 ： 柱塞 与泵衬套 的间隙漏失 、 凡尔 与 凡尔座 之 间的 漏失 及 油 管漏 失 ， 会减 少 泵 的 实际 排 均
２ ６
・
西 部探矿工程
２１ ０ １年第 １ 期
石油 与钻 掘 工程 ・
助 抽 装 置 的应 用 对 抽 油 泵 泵 效 的 影 响分 析
蒲体 润 ， 王艳 丽 王 长 江。裴 延 波 倪 萍萍 ， ， ，
（． 油天然 气装备教 育部重 点实验 室 ・ １石 西南石 油大学 ， 四川 成都 ６００ ；２焦作 大学化工 与环境 工程学 院， １５０ ．
本 文采用 的抽 油杆 助抽装 置 （ 以下 简称 为装 置 ） 如 图１ 所示 。此装置随 抽 油杆上 下运 动 ， 行 时 ， 向 凡 上 单 尔在 弹簧 力 的作 用 下关 闭 ， 密封 体 与 油 管壁 形 成 密封 副， 助于提油 ； 下行时 ， 液流动 力克服弹簧力 促使单 向凡 尔打开 ， 于汲油 。 便
第一作者简Ｏ＂ ｆ （９７ ， （ ｒ蒲体ｆ １７一 女 汉族）四川遂宁人 ， ￣ Ｊ ） ， 西南石油大学机械工程在读硕士研究生， 研究方向： 螺杆钻具的优化设计及井下工具 的行
为分 析 。
２ １ 年第 １ ０１ 期 ２ １ １ 基本 假设 ．． （） １ 所分 析 的井 为直井 ；