【正文】 ； 232 2 3q q pN ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?。該部分內(nèi)容將在下一章進(jìn)行討論。圖 42 為兩種方法計(jì)算出來(lái)的充滿程度隨粘度的變化曲線圖。而造成兩條曲線存在差值的原因則是由于除了氣油比的影響，其他諸如生產(chǎn)參數(shù)，泵的結(jié)構(gòu)，粘度等因素也會(huì)對(duì)其造成相應(yīng)的影響，只不過(guò)相對(duì)于地面氣油比，影響要小的多，聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度敏感性分析 25 所以并沒有完全重合而是兩條曲線十分接近。 沖次對(duì) 充滿程度的影響 沖次 大小與充滿程度的關(guān)系 表 47 充滿程度與 沖次 的變化關(guān)系 沖次 N/min1 Sy β 1 β 2 3 4 6 8 10 12 聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度敏感性分析 27 0 2 4 6 8 10 12 14沖刺/ m i n1充滿程度常規(guī)方法新方法 圖 45 充滿程度隨沖次的變化趨勢(shì)圖 上面的 表 47為即為分別用常規(guī)方法以及新方法計(jì)算出來(lái)的泵的 充滿程度的大小與沖次的關(guān)系。同時(shí)，由于沖次的降低，每一沖程的排油時(shí)間便會(huì)增加，油氣在還沒有進(jìn)泵的時(shí)候，就會(huì)有較為充裕的時(shí)間進(jìn)行分離 ，從而便會(huì)減少進(jìn)入泵腔的氣體。d1 圖 46 實(shí)際排量隨沖次的變化曲線 上述表 48 即為實(shí)際排量隨沖次的變化情況，而圖 46 則是二者的變 化曲線。但這幾種方法卻各有其局限性。本文中建立的模型在考慮氣體的基礎(chǔ)上又綜合考慮了聚合物驅(qū)水溶液的沉沒壓力、地面氣油比 、流體粘度、沖程以及沖次的影響，從而形成了一套新的綜合算法?；厥走@幾個(gè)月的努力，心酸中夾帶著快樂，最終成果出來(lái)之時(shí)一種喜悅之情涌上心頭。有家人在背后的強(qiáng)烈支持也使得我在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)有了更多的信心與動(dòng)力。為了我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)，老師多次放棄自己休息的時(shí)間到學(xué)校來(lái)給我們進(jìn)行輔導(dǎo)。且計(jì)算而得的值都要小于常規(guī)方法計(jì)算而得的泵效的值。目前已有油田采油廠 可以將沖次降到非常低 ，盡管還沒有完全的在全國(guó)各油田普及應(yīng)用，但是科技攻關(guān)的成功也在提示我們，沖次減低的同時(shí)降低能量消耗，降低成本并 非沒有可能。去考慮變化梯度，會(huì)發(fā)現(xiàn)充滿程度的大小變化量要遠(yuǎn)小于沖次的增加梯度。 實(shí)際產(chǎn)量公式可寫為 公式（ 41） ： =1440 pQ f sn? （ 41） 1 B?? ? ? ? ?? ? ? ? （ 42） 24p Df ?? （ 43） 式 中： Q 為實(shí)際產(chǎn)液量， m3/d， fp 為柱塞截面積， m2； D 為泵徑， m； η 為泵效 ； η λ 為考慮抽油桿柱和油管柱彈性伸縮后的柱塞沖程與光桿沖程之比； η 1為泵漏失對(duì)泵效影響的漏失系數(shù)； η B 是考慮地面原油脫氣引起體積收縮對(duì)泵效計(jì)算的影響。造成下降的原因是因?yàn)楫?dāng) 沖次 比較小的時(shí)候，流體的流動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，不穩(wěn)定流動(dòng)的慣性影響相對(duì)較小，即紊流程度較弱。在用新方法討論充滿程聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度敏感性分析 26 度隨沖程的變化時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著沖程的增大充滿程度是逐漸升高的。圖 43 為兩種方法計(jì)算出來(lái)的充滿程度隨 地面氣油比的變化曲線圖。 沉沒壓力對(duì) 泵充滿程度的影響 表 43 充滿程度與沉沒壓力的變化關(guān)系 沉沒壓力 /Mpa Sy β 1 β 1 2 010 1 2 沉沒壓力/ M P a充滿程度常規(guī)方法新方法 圖 41 充滿程度隨沉沒壓力的變化趨勢(shì)圖 上面的 表 43即為分別用常規(guī)方法以及新方法計(jì)算出來(lái)的泵的充滿程度的大小與沉沒壓力的關(guān)系。根據(jù)定義可將 a、 b、 c、 d 用 A、 B、 C、 D 來(lái)表示。如果把柱塞運(yùn)動(dòng)看做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則柱塞最大運(yùn)動(dòng)速度為： 2p sv ?? （ 38） 30n??? (39) 又雷諾數(shù)的表達(dá)式為： Re vvdvN ?? （ 310） 上述式中 s 表示的是光桿沖程，在不考慮抽油桿住的彈性形變時(shí)即為柱塞沖程， m； ω 表示的是曲柄角速度； dv 表示的是閥控直徑， m； ν 表示的是流體運(yùn)動(dòng)粘度， m2/s。 氣體對(duì)泵充滿程度的影響的示意圖如圖 31 所示： 圖 31 氣體對(duì)泵充滿程度的影響示意圖 充滿系數(shù) β 可以采用 公式（ 31） 來(lái)表示： yp1= 1V KRVR? ?? ? （ 31） 上述式中： Vp 表示的是上沖程活塞讓出的體積 ， m3； Vy 表示的是毎沖程吸入泵內(nèi)的液體體積， m3； Vs 表示的是 活塞在下死點(diǎn)時(shí)，吸入閥與排出閥 間的泵聚合物驅(qū)油井有桿泵充滿程度計(jì)算方法 16 筒容積， m3； V Vg 分別表示活塞在上死點(diǎn)位置時(shí)，泵內(nèi)液、氣體積， m3； R為進(jìn)入泵筒的氣油比 ， m3/m3； K 為余隙系數(shù)，一般情況下可以忽略不計(jì)。 sn 流 態(tài) 指數(shù) n/無(wú)因次 50℃ peK ?? ? 60℃ peK ?? ? 70℃ peK ?? ? 視粘度計(jì)算 冪律流體在圓 管內(nèi)流動(dòng)時(shí)視粘度可以用下式（ 22）計(jì)算： 1p 84 13????????????? ??nndvnnK? （ 22） 式中， μp 為冪律流體在圓管內(nèi)流動(dòng)時(shí)的視粘度， mPa （ 2）溫度的影響 結(jié)合上述三個(gè)圖可以看出， 同一質(zhì)量濃度下隨著溫度的增加，聚合物溶液的視粘度均下降。 （ 7）繪制流變曲線。 根據(jù) LittTnan 研究和推薦的混配方法，按照 API 標(biāo)準(zhǔn)步驟配制聚合物溶液。通常用溶液視粘度(表觀粘度 )隨剪切速率的變化關(guān)系表示?？梢哉f(shuō)這篇文章對(duì)于動(dòng)態(tài)下泵充滿程度的研究算是目前研究領(lǐng)域中考慮因素比較周全，方程也相對(duì)比較成熟的一種計(jì)算方法了。 由于傳統(tǒng)方法在計(jì)算泵充滿程度時(shí)或多或少存在不足，王衛(wèi)陽(yáng)老師等人對(duì)以往模型做了進(jìn)一步的改進(jìn)和 完善，對(duì)于有桿泵充滿程度的計(jì)算模型做了更為準(zhǔn)確前言 8 的建立， 并于 2020 年發(fā)表 了一篇基于動(dòng)態(tài)模擬的有桿泵充滿程度計(jì)算新方法的文章 [9] 。他們假設(shè)忽略充滿系數(shù)對(duì)懸點(diǎn)位移 的影響，同時(shí)擬設(shè)柱塞下沖程開始時(shí)的固定閥關(guān)閉，泵的沉沒度壓力與泵筒內(nèi)壓力近似相等。在他們的文章中，對(duì)于有桿泵抽油的生產(chǎn)效果進(jìn)行了分析，并認(rèn)為沖次對(duì)于抽油桿的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。 [6]文章中從前蘇聯(lián)的專家提出的最基本的泵的充滿程度的定義引入，通過(guò)吸入條件下氣液比的公式，在考慮了余隙等因素的影響下， 提出了一個(gè)更為精確的算法 。并且發(fā)現(xiàn)沉沒度與泵充滿程度的關(guān)系符合多項(xiàng)式的變化規(guī)律。 傳統(tǒng)上來(lái)說(shuō)，認(rèn)為泵效石油沉沒度和原油中的溶解氣量決定的， 2020 年王琦龍，李杰等人的關(guān)于抽油泵泵效分析計(jì)算的文章中對(duì)于上述觀點(diǎn)進(jìn)行了分析，并發(fā)現(xiàn)其實(shí)原油中的溶解氣量并非是影響泵效的主要因素，也就是說(shuō)傳統(tǒng)的說(shuō)法并不是完全的正確的。此后發(fā)現(xiàn)了泵內(nèi)壓力的變化規(guī)律，即在考慮氣體干擾、液體慣性的情況下，上沖程的前半沖程泵內(nèi)的壓力呈波動(dòng)減少，后半沖程泵內(nèi)壓力開始回升。前期方程的建立類似于之前文章中的方法，同樣先是考慮了泵的充滿程 度的瞬時(shí)方程，以及氣體狀態(tài)方程和氣體傳質(zhì)方程，建立的模型也基本類似。 1995 年，余國(guó)安，齊家昌等人在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)用做實(shí)驗(yàn)的方法，研究了不同參量包括工作參數(shù)，原油性質(zhì)等對(duì)于泵效的影響。在解方程時(shí)分別選用了差分法與迭代法進(jìn)行分析。在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，有桿泵的泵充滿程度實(shí)際上與泵內(nèi)溶液粘度存在著一定的關(guān)系。下面我們會(huì)對(duì)沖次對(duì)于有桿泵泵的充滿程度的影響做較為詳細(xì)的分析與講解。 從沖次對(duì)于檢泵周期的影響來(lái)看，首先沖次的增大會(huì)造成油管里面內(nèi)壁的抽油桿之間的流體的一些本身性質(zhì)的變化。油井見聚合物后，抽油泵效 隨聚合物濃度增加而降低，能耗大，泵抽特性更加復(fù)雜。 由于目前關(guān)于泵效的計(jì)算方法大多只考慮了 氣 體的影響，所以對(duì)于一些粘度較高或者供液不足的聚合物驅(qū)井 ，計(jì)算得到的泵效和實(shí)際的泵效有著一定的差距。并針對(duì)沖次對(duì)于聚合物驅(qū)井的影響進(jìn)行更深入的研究。如果讓抽油桿一直在一個(gè)較高的 沖次 下運(yùn)行，不僅凡爾罩需要承受的橫向的力臂增大，同時(shí)在單位時(shí)間內(nèi)受到的橫向力臂的次數(shù)也會(huì)由于 沖次前言 2 的增加 而增加，所以降低 沖次 同時(shí)也是延長(zhǎng)凡爾罩壽命的十分重要的方法。 同時(shí)，聚合物驅(qū)可以降低滲透率， 降低水油流度比，從而提高波及系數(shù)。例如泵內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)的供液不足的現(xiàn)象，用傳統(tǒng)的常規(guī)計(jì)算泵效的方法就不能很好地對(duì)其進(jìn)行描述與分析，所以筆者們從多相流體進(jìn)泵規(guī)律的角度來(lái)考慮，在基于傳統(tǒng)泵效計(jì)算方法的基礎(chǔ)上研究出了新的計(jì)算方法。他從五方面提出了降低低產(chǎn)井抽油機(jī)沖次的方法。不過(guò)實(shí)驗(yàn)中也存在著一些不嚴(yán)謹(jǐn)，例如試驗(yàn)并沒有模擬油井的井底液壓，工業(yè)能力以及地下油氣比等等，地下油氣前言 4 比對(duì)于泵效來(lái)說(shuō)是非常重要的影響因素，本實(shí)驗(yàn)中并未考慮到。在此前研究有桿泵充滿程度時(shí)，大多是在當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到某個(gè)特定位置時(shí)，計(jì)算進(jìn)入泵內(nèi)的液量，從而計(jì)算出泵的充滿系數(shù)。隨后，在考慮了定解條件后，將上述各方程進(jìn)行了聯(lián)立求解。 正如大家所知，沉沒度是泵充滿程度的重要影響因素，盧建平，劉文業(yè)等人于 2020 年發(fā)表文章對(duì)于沉沒度對(duì)于泵充滿程度的影響進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究。隨后通過(guò)計(jì)算得出了在壓縮比一定的條件下，新建立的公式與之前常用的公式計(jì)算結(jié)果的差值會(huì)隨余隙容積系數(shù)的增加而增加，隨著泵 吸入口氣液比的增加而增大；抽油泵的充滿系數(shù)并不只是取決于余隙的容積系數(shù)和泵吸入口的氣液比，而且還和壓縮比有關(guān)，即在壓縮比一定的情況下，泵的壓縮系數(shù)隨余隙容積系數(shù)的增加而降低，隨著泵吸入口的氣液比的增大而降低；而在泵的余隙容積系數(shù)與泵吸入口氣液比一定的條件下，充滿系數(shù)隨著壓縮比的減小而增大，也就是說(shuō)在排出壓力一定的條件下，充滿系數(shù)會(huì)根據(jù)沉沒壓力的增加也同時(shí)增加。為此，陳華、孫立柱、王立芳等人于 2020 年發(fā)表了關(guān)于管式抽油泵可能達(dá)到的最大泵效探討。 2020 年朱君，王東等人針對(duì)高含水期油氣氣體對(duì)于泵的充滿程度的影響進(jìn)行了研究分析 [7]。[8]文章中，他針對(duì)影響泵效的因素以及如何調(diào)整泵效進(jìn)行了研究討論。方程建立完成后，在考慮了固定閥的開啟與關(guān)閉條件后，應(yīng)用差分方程并聯(lián)立了上述各方程，最終求得了動(dòng)態(tài)條件下的泵的充滿系數(shù)。 主要研究?jī)?nèi)容 （ 1） 聚合物水溶液表觀粘度計(jì)算方法的調(diào)研； 前言 9 （ 2） 聚合物驅(qū)油井有桿泵充滿程度計(jì)算方法建立及求解； （ 3） 聚合物驅(qū)油井有桿泵充滿程度計(jì)算程序編制； （ 4） 聚合物驅(qū)油井有桿泵合理沖次分析； （ 5） 沉沒壓力 、流體粘度、地面氣油比、沖程對(duì)合理沖次的敏感性分析。 （ 2） 恒溫水浴 ； （ 3） 電子天平 ：用于各種物質(zhì)的定量稱量，精確度為 ； （ 4） 容量瓶、燒杯、量筒、移液管、滴定管、溫度計(jì) ； （ 5）控溫磁力攪拌器 。 表 21 實(shí)驗(yàn)參數(shù) 溫度 /℃ 50 60 70 濃度 /mg/L 200 400 600 800 1000 實(shí)驗(yàn)步驟 （ 1）安裝粘度計(jì)，調(diào)節(jié)機(jī)身頂部的水平氣泡在黑色圓圈中，接通電源； （ 2）選擇轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)速組合，粘度 小 的樣品，使用面積 大 的轉(zhuǎn)子和較 高的轉(zhuǎn)速組合； 對(duì)于低粘度的樣品，情況相反，對(duì)于非牛頓流體，轉(zhuǎn)速 /轉(zhuǎn)子的改變會(huì)導(dǎo)致粘度讀數(shù)的變化。 聚合 物溶液的表觀粘度隨質(zhì)量濃度增加而增大的速率是不同的。s； K 為非牛頓流體稠度系數(shù)， mPa一般情況下，用 β 來(lái)表示氣體的影響程度。 泵充滿系數(shù)計(jì)算方法的修正 泵內(nèi)流體進(jìn)泵工程中，應(yīng)遵循能量守恒 定律，此時(shí)伯努利方程的表達(dá)式即為聚合物驅(qū)油井有桿泵充滿程度計(jì)算方法 17 公式（ 34） ： pc y Pp SHgg??? ? ? ? （ 34） 上述式中： pc 表示的是泵的入口壓力， Pa； ρ 表示的是流體密度， kg/m3；Sy 表示的是泵內(nèi)液面高度， m； pp 表示的是泵內(nèi)氣體壓力， Pa； H? 表示的是流體通過(guò)固定閥時(shí)的水頭損失， m； g 為重力加速度， m/s2。據(jù)以上公式（ 316）便可求出 x。 聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度敏感性分析 21 第 4 章 聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度 敏感性分析 由以上模型便得出了泵的充滿系數(shù)與地面氣油比、沉沒壓力、粘度，沖程、沖次 等影響因素的關(guān)系式，下面將針對(duì)以上這些因素，作為變量，利用原始的充滿系數(shù)計(jì)算方法與上述經(jīng)過(guò)修正后得到的計(jì)算方法分別計(jì)算泵的充滿系數(shù)并在次基礎(chǔ)上通過(guò)分析曲線的走勢(shì)找到在相同的生產(chǎn)參數(shù)的影響下不同因素對(duì)于聚合物驅(qū)井泵效的 影響。由上述曲線我們不難看出，用常規(guī)方法計(jì)算得到的充滿程度不隨粘 度的變化，而用新方法計(jì)算而得到的充滿程度會(huì)隨粘度的逐漸增大呈 下降的趨勢(shì)。 沖程對(duì) 充滿程度的影響 表 46 充滿程度與沖程的變化關(guān)系 沖程 /m Sy β 1 β 1 2 3 4 5 6 7 0