2.抽油机技术指标与计算2013.6

λ＝r/LG
14
（三）抽油机驴头悬点最大和最小载荷
根据分析，抽油机驴头悬点最大发生在上冲程中，最 小载荷发生在下冲程中。 1. 把抽油机的运动简化为曲柄滑块运动， 只考虑抽 油杆柱、液柱载荷及抽油杆柱惯性载荷时，取 λ=r/LG=1/4时： （1）最大载荷为：
Pmax Wr WL I ru
18
（2）最小载荷为：
Pmin Wr I rd
Pmin
所以
sn r Wr Wr 1 1790 LG
2
Pmin
Pmin
sn 2 Wr Wr 1790
sn 2 Wr b Wr 1790
19
或
【课堂练习】
练习1：某抽油机井使用CYJ7-2.1-26HB型抽油机，使用 φ62mm 平式油管，下 CYB56 泵生产，该井使用单级抽油杆 CYG22，泵下入深度L=850m，该抽油机的冲程S=2.1m，冲次 n=9r／min，原油密度ρo=870kg/m3，油井含水43%，试计算 驴头悬点最大载荷、最小载荷？（抽油机的运动简化为曲 柄滑块运动，取g=10m/s2 ，ρG=7850kg/m3 ）
22
（三）抽油机冲次利用率 抽油机冲次利用率：抽油机实际冲次与抽油机名牌最大 冲次之比值。
n利
n实 n理
100%
（四）抽油机扭矩利用率 抽油机扭矩利用率： 抽油机曲柄轴实际最大扭矩与抽油 机名牌额定扭矩之比值。
M利
M实 M理
100%
M max 300S 0.236S Pmax Pmin
20
练习2：某抽油机井下入深度L=620m，下CYB56T泵生产， 抽油机的冲程 S=2.1m，原油密度ρo =860kg/m3，油井含水 40% ，用 CYG19 单级抽油杆和φ62mm 平式油管，试计算驴头 悬点最大载荷、最小载荷及冲程损失？（不考虑惯性载荷， 抽 油 机 的 运 动 简 化 为 曲 柄 滑 块 运 动 ， 取 g=9.8m/s2 ， ρG=7850kg/m3，qG=2.30kg/m， AG=2.85cm2， At=11.9cm2， AP=24.63cm2 ）
26
（二）抽油机驴头悬点载荷分析与计算
1.抽油杆柱的重力 （1）上冲程 悬点承受抽油杆柱本身（在空气中 ）的重力，方向向下，增加悬点载荷。
Wr AG LG g qG Lg
或
L Wr AG L G qG
G G g
下泵深度示意图
5
其中： 2 A D G G 其中 4
悬点
（6）泵口吸入压力。 （静） （7） 井口回压。 （静） （8）液体和柱塞运动 不一致或泵充不满等引 起的冲击载荷。（动）
游梁式抽油机—抽油泵采油装置图 1-固定阀；2-柱塞；3-油管；4-抽油 杆；5-套管；6-套管三通；7-法兰盘； 8-油管三通；9-光杆密封盒；10-套 管闸门；11-套压表；12-回压闸门； 13-油压表；14-生产闸门；15-悬绳 器；16-驴头；17-中轴承；18-连杆； 19-曲柄；20-减速器；21-电动机； 22-刹车装置；23-配电箱 4
第二部分 抽油机井主要生产技术指标
中国石油大庆培训中心
1
第二部分 讲述内容：
一、抽油机驴头悬点载荷分析与计算ຫໍສະໝຸດ Baidu
（一）抽油机驴头悬点载荷 （二）抽油机驴头悬点载荷分析与计算 （三）抽油机驴头悬点最大和最小载荷与计算 二、抽油机井主要生产技术指标计算
2
一、抽油机驴头悬点载荷分析与计算
（一）抽油机驴头 悬点载荷
下泵深度示意图
7
式中 Wr＇——抽油杆柱在液体中的重力，N； FS——抽油杆柱在液体中所受到的浮力，N； ρow——混合液柱的密度，kg/m3； γow——混合液柱的重度，N/m3； b——失重系数。
G ow b G
8
其中： 其中 或 或
ow w f w 1 f w o
2
②上冲程液柱的最大惯性载荷
Sn 2 r I iu WL 1 1790 LG
12
（2）下冲程 悬点承受抽油杆柱惯性载荷，大小用Ιrd 表示，方向 向上，减少悬点载荷。 ①下冲程抽油杆柱的最大惯性载荷
I rd
Sn 2 r Wr 1 1790 LG
6
（2）下冲程
悬点承受抽油杆柱在液体中的重力，方 向向下，增加悬点载荷。
Wr Wr Fs AG L G g AG L ow g AG Lg G ow
G ow G ow AG L G g Wr G G
Wr b
或
G ow Wr Wr Wr b G
WL AP AG Low g
或
WL AP AG L ow
AP
其中

4
DP
2
下泵深度示意图
10
式中
WL--柱塞以上的液柱重力，N； L--下泵深度（或抽油杆柱长度），m； AP--泵的柱塞截面积，m2； DP--抽油泵直径，m。
（2）下冲程 液柱重力不是作用在悬点上，即对悬点载 荷无影响。 （3）上、下冲程中在杆柱和管柱之间相互 转移的载荷
式中 Wr--抽油杆柱重力，N； AG--抽油杆截面积，m2； L--抽油杆柱长度（或下泵深度），m； g--重力加速度，g＝9.8m/s2； ρG--抽油杆材料的密度，kg/m3（取ρG＝7850kg/m3）； qG--每米抽油杆质量，kg/m； γG--抽油杆材料的重度，N/m3（取γG＝78500N/m3）； DG--抽油杆直径，m； qG′-- 每米抽油杆重量，N/m；
Pmax Wr WL I ru I i u
sn 2 r sn 2 r Pmax Wr WL Wr 1 WL 1 1790 LG 1790 LG
取
r 0 LG
时：
所以
Pmax
2 sn Wr WL 1 1790
悬点
作用在抽油机驴头悬点 的主要载荷有： （1）抽油杆柱重力。 （静） （2）油管内柱塞以上 液柱重力。（静） （3）抽油杆柱和柱塞 以上液柱运动时所产生的 惯性载荷。（动） （4）摩擦力。（动） （5）抽油杆柱和液柱 运动时所产生的振动载荷。 （动）
游梁式抽油机—抽油泵采油装置图 1-固定阀；2-柱塞；3-油管；4-抽油 杆；5-套管；6-套管三通；7-法兰盘； 8-油管三通；9-光杆密封盒；10-套 管闸门；11-套压表；12-回压闸门； 13-油压表；14-生产闸门；15-悬绳 器；16-驴头；17-中轴承；18-连杆； 19-曲柄；20-减速器；21-电动机； 22-刹车装置；23-配电箱3
23
（五）电动机功率利用率 电动机功率利用率：电动机名牌功率利用程度，是实际 输入电功率与电动机名牌额定功率之比值。
N利
N实 N理
100%
N实 3IU cos
其中
24
（六）抽油机平衡率
抽油机平衡率： 抽油机下冲程时通过电动机的最大电 流与上冲程时通过电动机的最大电流之比值。
I下 B 100% I上

②下冲程液柱的最大惯性载荷 液柱重力不是作用在悬点上，即无惯性载荷。
13
式中
Ιru--上冲程抽油杆柱的最大惯性载荷，N； Ιiu--上冲程液柱的最大惯性载荷，N； Ιrd--下冲程抽油杆柱的最大惯性载荷，N； S--悬点冲程，m；
n--冲数，r/min；
LG--连杆长度，m； r--曲柄半径，m。
sn 2 r Pmax Wr WL Wr 1 1790 LG
15
取
r 1 LG 4
时：
sn 2 Pmax Wr WL Wr 1440
或
sn 2 Pmax Wr WL Wr 1440
16
（2）最小载荷为：
Pmin Wr I rd
21
二、抽油机井主要生产技术指标计算
（一）抽油机载荷利用率 抽油机载荷利用率：抽油机实际悬点最大载荷与抽油机名 牌最大载荷之比值。型号：CYJY10-3-37HB
P利
P实 P理
100%
（二）抽油机冲程利用率 抽油机冲程利用率： 抽油机实际冲程与抽油机名牌最大 冲程之比值。
S利
S实 S理
100%
AP Low g WL
式中 WL＇--柱塞以上相当于柱塞截面积的 液体柱重力，N。
11
3.抽油杆柱和液柱运动时所产生的惯性载荷 （1）上冲程 悬点承受抽油杆柱、液柱惯性载荷，大小用Ιru 、Ιiu 表示，方向向下，增加悬点载荷。 ①上冲程抽油杆柱的最大惯性载荷
Sn r I ru Wr 1 1790 LG
ow w f w 1 f w o
ρw——水的密度，通常1000kg/m3； ρo——油的密度，kg/m3； γw——水的重度，通常10000N/m3； γo——油的重度，N/m3； fw——原油含水百分数，%。
9
式中
2.油管内柱塞以上液柱重力 （1）上冲程 悬点承受液柱重力，方向向下，增 加悬点载荷。
（七）抽油泵泵效
抽油泵泵效： 抽油机井的实际日产液量与抽油泵的理 论日产液量之比值。

Q实 Q理
100%
25
【课堂练习】
练习 3 ：某抽油机井使用 CYJ7-2.1-26HB 型抽油机，下 泵深度 L=930m，下泵 CYB56，冲程 S=1.8m，冲次 n=9r／min， 使 用 φ62mm 平 式 油 管 和 CYG19 抽 油 杆 ， 原 油 密 度 ρo=860kg/m3，油井含水35%，试计算驴头悬点最大载荷、 最小载荷、载荷利用率、冲次利用率、扭矩利用率、冲程 利 用 率 ？（ 抽 油 机 的 运 动 简 化 为 曲 柄 滑 块 运 动 ， 取 g=10m/s2 ，ρG=7850kg/m3 ） 练习4：某抽油机井使用的三相异步电动机功率因数为 cos =0.8 ，线电压为380V ，平均线电流为 80A，电动机铭 牌功率为45kW，试求电动机功率利用率?
Pmin
Pmin
或
sn 2 r Wr Wr 1 1790 LG
sn 2 Wr Wr 2390
所以
Pmin
sn Wr b Wr 2390
17
2
2.把抽油机的运动简化为简谐运动，只考虑抽油杆柱、 液柱载荷及抽油杆柱、液柱惯性载荷时，取λ=r/LG=0时： （1）最大载荷为：