【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 r sin ? sin ? P a b ? Wc?r sin ? M cr = 曲柄平衡抽油機(jī)： )] r sin ? sin ? a c b b c a A a g 游梁平衡抽油機(jī)： 不同平衡方式的抽油機(jī)扭矩精確計(jì)算相關(guān)式 作業(yè)題：上述公式的詳細(xì)推導(dǎo)。 提示：參考相關(guān)論文。 圖 317 抽油機(jī)幾何尺寸與曲銷(xiāo)受力圖 M = TF [ P ? ( B + Wb )] ? M c max sin ? M wb = TF [ P ? ( B + Wb )] TF = = b sin ? a sin ? r Mp P c a M cr = TF ( P ? B) ? M c max sin ? c a 復(fù)合平衡抽油機(jī) : 曲柄平衡抽油機(jī)： 游梁平衡抽油機(jī)： 扭矩因數(shù)： 懸點(diǎn)載荷在曲柄軸上造成的扭矩與懸點(diǎn)載荷的比值。 抽油機(jī)結(jié)構(gòu)不平衡值 B： 等于連桿與曲柄銷(xiāo)脫開(kāi)時(shí)，為了保持游梁處于水平 位置而需要加在光桿上的力。 (方向向下為正 ) 不同平衡方式的抽油機(jī)扭矩簡(jiǎn)化計(jì)算相關(guān)式 簡(jiǎn)化條件： 忽略游梁擺角和游梁平衡重慣性力矩的影響。 TF = = b sin ? (二 )扭矩因數(shù)計(jì)算 a sin ? r Mp P 圖 317 抽油機(jī)幾何尺寸與曲銷(xiāo)受力圖 b 2 + L2 ? k 2 ? r 2 + 2kr cos(? + ? 0 ) 2bL ? = cos?1 ? = 360176。 ? [ ? +? + (? + ? 0 )] 扭矩曲線 ? b — 驢頭在下死點(diǎn)位置時(shí)的 ? 角 ? t— 驢頭在上死點(diǎn)位置時(shí)的 ? 角 ? — 隨 φ角而變的 b和 K之間的夾角 ? b ? ? ? b ? ? t PR = 沖程百分?jǐn)?shù)： 實(shí)測(cè)示功圖 (三 )懸點(diǎn)位移與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系 抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 懸點(diǎn)載荷與曲柄 轉(zhuǎn)角的關(guān)系 扭矩因素與曲柄 轉(zhuǎn)角的關(guān)系 圖 318 濮 13井扭矩曲線 ； ； + + (四 )扭矩曲線的應(yīng)用 “ 背面沖突 ” 平衡條件： M u max = M d max N (? ) = M (? )? 減速箱輸出的瞬時(shí)功率 : 2? 0 2? 0 1 2? 1 2? M (? )? d? N (? )d? = N r = 減速箱的平均輸出功率： 電動(dòng)機(jī)輸出的 平均功率： 電動(dòng)機(jī)輸入的平均功率： Nr ? cyj Nmo ? m N mo = N mi = 電機(jī)、皮帶傳動(dòng)、減速箱的效率分析。 Ce = B + Wb + S 4 S 2 M max I = ( Pmax ? Ce ) = ( Pmax ? Pmin ) (1) 抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) (2) 忽略抽油機(jī)系統(tǒng)的慣性和游梁擺角的影響 (3) 最大峰值扭矩發(fā)生在曲柄轉(zhuǎn)角為 90176。 時(shí) 簡(jiǎn)化條件： 有效平衡值 Ce ： 抽油機(jī)結(jié)構(gòu)不 平衡重及平衡重在懸點(diǎn)產(chǎn)生的平衡力。它 表示了被實(shí)際平衡掉的懸點(diǎn)載荷值。 在平衡條件下： ( Pmax + Pmin ) 2 Ce = b a c a (Wcb R + Wc Rc ) / r (五 )最大扭矩計(jì)算公式 HPH = = ? QLg 86400 Ql ? l Lg 86400 Wl?Sn 60 1000 HPPR = (3) 光桿功率計(jì)算的近似計(jì)算： （二）抽油效率計(jì)算 水力功率： 在一定時(shí)間內(nèi)將一定量的液 體提升一定距離所需要的功 率。 光桿功率： 通過(guò)光桿來(lái)提升液體和克服井下?lián)p耗所需要的功率。 Asnc 100 l 60 1000 HPPR = (1) 根據(jù)實(shí)測(cè)示功圖準(zhǔn)確計(jì)算： (2) 根據(jù)示功圖準(zhǔn)確計(jì)算光桿平均功率。 HPPR N m = ?地面 地面效率： 電動(dòng)機(jī)效率 皮帶和減速箱效率 四連桿機(jī)構(gòu)效率 盤(pán)根盒效率 抽油桿效率 抽油泵效率 管柱效率 HPH HPPR ?井下 = 井下效率： HPH N m = ?抽油 = ?地面 ?井下 抽油效率： 1 人工舉升理論 人工舉升理論 講課：王海文 單位：中國(guó)石油大學(xué)（華東） 石油工程學(xué)院 郵件： 辦公：工科樓 B座 414室 地點(diǎn)：石油大學(xué)青島校區(qū) 時(shí)間： 2022年 34月 碩士研究生課程 （續(xù)） 2 ? = Q / Qt 人工舉升理論 第四節(jié) 泵效計(jì)算 泵效： 在抽油井生 產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量 的比值。 影響泵效的因素 (1) 抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮 S p S ?入 = (2) 氣體和充不滿的影響 (3) 漏失影響 V液 V活 ? = (4) 體積系數(shù)的影響 1 Bl ? B = 地面產(chǎn)液量 3 人工舉升理論 一、柱塞沖程 交變載荷作用 抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮 柱塞沖程小于光桿沖程 泵效小于 1 (一 )靜載荷作用下的柱塞沖程 液柱載荷交替地由油管轉(zhuǎn)移到抽油桿柱和由抽油桿 柱轉(zhuǎn)移到油管，使桿柱和管柱發(fā)生交替地伸長(zhǎng)和縮短。 抽油桿柱和油管柱的自重伸長(zhǎng)在泵工作的整個(gè)過(guò)程 中是不變的，它們不會(huì)影響柱塞沖程。 WL?L 1 1 4 ) ( + ( + E f r tf ) = f p ? l L f g L L E f r ft ? = 沖程損失計(jì)算式： 人工舉升理論 沖程損失： ? = ? r + ? t 柱塞沖程： S p = S ? (? r + ? t ) = S ? ? Li + ? 人工舉升理論 ( ) m i=1 fri f p ? l Lf g L E ft 多級(jí)抽油桿的沖程損失： ? = 沖程損失的影響因素分析： (1) 油層供液狀況和生產(chǎn)流體的性質(zhì)； (2) 抽油桿和油管的性質(zhì)、組合； (3) 下泵深度； (4) 抽油泵的規(guī)格。 5 6 人工舉升理論 (二 )考慮慣性載荷后柱塞沖程的計(jì)算 當(dāng)懸點(diǎn)上升到上死點(diǎn)時(shí)，抽油桿柱有向下的 (負(fù)的 )最大 加速度和向上的最大慣性載荷，抽油桿在慣性載荷的作用下 還會(huì)帶著柱塞繼續(xù)上行 ?? 。 當(dāng)懸點(diǎn)下行到下死點(diǎn)后，抽油桿的慣性力向下，使抽油 桿柱伸長(zhǎng)，柱塞又比靜載變形時(shí)向下多移動(dòng)一段距離 ? ?? 。 ? i = ? ? + ? ?? 柱塞沖程 增加 量： 上沖程： ? ? = = W r SN L 下沖程： ? ?? = = W r SN L Wr SN L Wr N L 7 2 1790 f r E ? i = ) ? ? 2 1790 f r E S p = S ? ? + ? i = S (1 + 由于抽油桿柱上各點(diǎn)所承受的慣性力不同，計(jì)算中近似 取其平均值，即： 人工舉升理論 根據(jù)虎克定律，慣性載荷引起的柱塞沖程增量為： 因此，考慮靜載荷和慣性載荷后的柱塞沖程為： ) ) r l r l I rd L 2 f r E I rd L 2 f r E (1 ? (1 + 2 2 1790 f r E 2 2 1790 f r E 人工舉升理論 (三 )抽油桿柱的振動(dòng)對(duì)柱塞沖程的影響 液柱載荷交變作用 抽油桿柱變速運(yùn)動(dòng) 理論分析和實(shí)驗(yàn)研究表明：抽油桿柱本身振動(dòng)的相位在上 下沖程中幾乎是對(duì)稱的，即如果上沖程末抽油桿柱伸長(zhǎng)，則下 沖程末抽油桿柱縮短。因此，抽油桿振動(dòng)引起的伸縮對(duì)柱塞沖 程的影響是一致 ，即要增加都增加，要減小都減小。其增減 情況取決于抽油桿柱自由振動(dòng)與懸點(diǎn)擺動(dòng)引起的強(qiáng)迫振動(dòng)的相 位配合。 8 抽油桿柱振動(dòng) 抽油桿柱變形 9 人工舉升理論 因此，抽油桿 柱振動(dòng)對(duì)柱塞沖程 的影響存在著 沖次、 沖程配合的有利與 不利區(qū)域 。 超沖程現(xiàn)象 ? = = 10 法打開(kāi)，出現(xiàn)抽不出油的現(xiàn)象。 余隙比： K = Vs / V p 氣鎖 ：抽汲時(shí) 由于氣體 在泵內(nèi)壓縮和膨脹，吸入和排出閥無(wú) ? K = 1 ? KR 1 + R 1 + K 1 + R Vl 39。 V p b 人工舉升理論 二、泵的充滿程度 條件： Pin P 充滿系數(shù)： ? K = 1 ? KR 1 + R 1 + K 1 + R ? = 人工舉升理論 泵充滿程度的影響因素分析： 泵吸入口 壓力 (1) 生產(chǎn)流體的性質(zhì) — 氣液比 R愈小， β就越大。增加泵的沉沒(méi)深度或使用氣錨。 下死點(diǎn)靜止?fàn)顟B(tài)下柱塞 與泵吸入口的距離 (2) 防沖距 K值越小， ?值就越大。盡量減小防沖距，以減小余隙。 11 人工舉升理論 三、泵的漏失 (1) 排出部分漏失 (2) 吸入部分漏失 (3) 其它部分漏失 影響 泵效 漏失 如油管絲扣、泵的連接部分及泄油器不嚴(yán)等 漏失很難計(jì)算， 除了新泵可根據(jù)試泵實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié) 果和相關(guān)式估算外，泵由于磨損、砂蠟卡和腐蝕所產(chǎn) 生的漏失以及油管絲扣、泵的連接部分和泄油器不嚴(yán) 等所產(chǎn)生的漏失很難計(jì)算。 12 ?De g ?H ?De g ?H 12? ? ?De? p 2 13 人工舉升理論 柱塞與襯套間隙漏失計(jì)算 3 12? l 靜止條件下的漏失量： q1 = q 86400 ?? ?? B Qt ? L = 1 ? 1 l 1 2 . 3 總漏失量為： q = q1 ? q2 = 所以只考慮柱塞間隙漏失時(shí)，漏失系數(shù)為： 14 人工舉升理論 四、提高泵效的措施 (1)選擇合理的工作方式 ① 選用長(zhǎng)沖程、慢沖次，減小氣體影響，降低懸點(diǎn)載 荷，特別是稠油的井。 ② 連噴帶抽井選用大沖數(shù)快速抽汲，以增強(qiáng)誘噴作用。 ③ 深井抽汲時(shí)， S和 N的選擇一定要避開(kāi)不利配合區(qū)。 (2)確定合理沉沒(méi)度。 (3)改善泵的結(jié)構(gòu)，提高泵