【文章內(nèi)容簡介】 泵筒形式H金屬柱塞厚壁筒 L金屬柱塞組合泵筒 W金屬柱塞薄壁筒 S軟柱塞薄壁筒 P軟柱塞厚壁筒 抽油泵形式R桿式泵T管式泵 公稱直徑 mm 抽油泵代號 抽油泵柱塞和泵筒配合分為三個等級其間隙值見下表間隙等級 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 直徑上的間隙μm 2070 70120 120170 抽油泵的等級與試壓時的漏失量有關(guān)管式泵不同等級漏失量推薦值見下表公稱直徑mm 試驗壓力MPa 間隙等級 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 最大漏失量Lmin 32 10 105 451 1196 38 125 535 1421 44 145 620 1645 56 184 789 2094 57 187 803 2131 70 230 986 2617 83 272 1169 3103 95 312 1338 3552 抽油桿我國生產(chǎn)的抽油桿從級別上分有CDK三種級別C級抽油桿用于輕中型負荷的抽油機井D級抽油桿用于中重負荷的抽油機井K級抽油桿用于輕中負荷有腐蝕性的抽油機井大慶油田使用的抽油桿為C級和D級抽油桿由于各個抽油桿生產(chǎn)廠家采取的加工工藝不一使用的加工材料不一抽油桿的機械性能也各不相同抽油泵的工作原理泵的抽汲過程1上沖程抽油桿帶動柱塞向上運動柱塞上的游動凡爾受管柱內(nèi)液柱的壓力而關(guān)閉此時泵內(nèi)壓力降低固定凡爾在環(huán)形空間液柱壓力與泵內(nèi)壓力之差即沉沒壓力的作用下而打開如果油管內(nèi)已充滿液體在井口將排相當(dāng)于柱塞沖程長度的一段液體同時泵內(nèi)吸入液體造成泵吸入液體的條件是泵內(nèi)壓力低于沉沒壓力2下沖程抽油桿帶動柱塞向下運動固定凡爾立即關(guān)閉泵內(nèi)壓力升高到大于柱塞以上液柱壓力時游動凡爾打開柱塞下部的液體通過游動凡爾進入柱塞上部使泵排出液體所以下沖程是泵向油管排液的過程條件是泵內(nèi)壓力高于柱塞以上液柱壓力泵的理論排量泵的工作過程由三個基本環(huán)節(jié)組成即柱塞在泵內(nèi)讓出容積井內(nèi)液體進泵內(nèi)和從泵內(nèi)排出液體理想情況下柱塞上下沖程進入和排出的液體體積都等于柱塞讓出的體積V式中fp－柱塞面積m2 s－光桿沖程 m D－泵徑 m每分鐘排量Vm每日排量抽油機懸點載荷的計算抽油在不同抽汲參數(shù)下工作時懸點所承受的載荷是選擇抽油設(shè)備及分析設(shè)備工作狀況的重要依據(jù)為此了解懸點承受哪些載荷和怎樣計算這些載荷是十分必要的懸點承受的載荷1靜載荷1抽油桿柱載荷驢頭帶動抽油桿運動過程中抽油桿柱的載荷始終作用于驢頭上但在下沖程時游動幾爾打開油管內(nèi)液體的浮力作用于抽油桿柱上所以下沖程中作用在懸點上的抽油桿柱的重力減去液體的浮力即它在液體中的重力作用在懸點上的載荷而在上沖程中游動凡爾關(guān)閉抽油桿柱不受油管內(nèi)液體浮力的影響所以上沖程中作用在懸點上的抽油桿柱的載荷是抽油桿在空氣中的重力上沖程作用在懸點上的抽油桿柱的載荷式中Wr－抽油桿在空氣中的重力N g－重力加速度ms2 fp－抽油桿截面積m2s－抽油桿材料鋼的密度ρs 7850Kgm3L－抽油桿長度m qr－每米抽油桿的質(zhì)量Kgm下沖程作用在懸點上的抽油桿柱的載荷式中Wr－抽油桿在空氣中的重力N ρl－液體的密度kgm3為了便于計算我們在表中列出不同直徑抽油桿在空氣中的每米重量直徑d m 截面積cm2 空氣中每米抽油桿重量Kgm 16192225 200285380391 164230307317 2作用在柱塞上的液柱載荷在上沖程時由于游動凡爾關(guān)閉液柱載荷作用在柱塞上而下沖程時由于游動凡爾打開液柱載荷作用在油管上因而懸點只在上沖程承受液柱載荷3沉沒壓力對懸點載荷的影響上沖程時在沉沒度壓力的作用下井內(nèi)液體克服泵的入口設(shè)備的阻力進入泵內(nèi)此時液流所具有的壓力稱吸入壓力此壓力作用在柱塞底部產(chǎn)生向上的載荷式中Pi－吸入壓力pi作用在柱塞底部產(chǎn)生的載荷 N pi－吸入壓力 Pa fp－柱塞截面積 m2 pn－沉沒壓力 Pa Δpi－液流通過泵固定凡爾產(chǎn)生的壓力降 Pa而在下沖程時吸入閥固定凡爾關(guān)閉沉沒壓力對懸點載荷沒有影響其中Δpi的確定比較復(fù)雜計算公式如下式中vf液體通過固定凡爾閥孔的流速ms fp－柱塞截面積m2 f0－固定凡爾閥孔截面積m2 vp－柱塞運動速度ms ξ－由實驗確定的閥流量系數(shù)對于標準型閥可查圖但在查圖之前需計算雷諾數(shù)NRe式中d0－固定凡爾閥孔徑m vf－液流速度ms ν－液體運動粘度m2s4井口回壓對懸點載荷的影響液流在地面管線流動阻力所產(chǎn)生的井口回壓對懸點產(chǎn)生附加載荷其性質(zhì)與液體產(chǎn)生的載荷相同特點是上沖程增大懸點載荷下沖程減小抽油桿柱載荷上沖程時下沖程時式中Ph－井口回壓 Pa由于沉沒壓力和井口回壓在上沖程時產(chǎn)生的懸點載荷變化方向相反故此在近似計算中將其忽略2動載荷1慣性載荷抽油機運轉(zhuǎn)時驢頭帶抽油桿和液柱做變速運動因而產(chǎn)生抽油桿和液柱的慣性力如果忽略抽油桿和液柱的的彈性影響則可以認為抽油桿和液柱的各點與抽油機懸點運動完全一致產(chǎn)生的慣性力除與抽油桿和液柱的質(zhì)量有關(guān)外還與懸點加速度的大小成正比抽油桿的慣性力Ir為液柱的慣性力Il為式中ε考慮油管過流斷面變化引起液柱加速度變化的系數(shù)ftf油管過流斷面面積如果結(jié)合抽油機懸點運動規(guī)律最大加速度將發(fā)生的上死點和下死點其加速度值分別為 上死點時 下死點時以此可求得上沖程時抽油桿柱引起的懸點最大慣性載荷Iru為下沖程時液柱引起的懸點最大慣性載荷Ird為上沖程時液柱引起的懸點最大慣性載荷Ilu為下沖程時液柱不隨懸點運動因而沒有液柱慣性載荷實際上由于受抽油桿柱和液柱的彈性影響抽油桿柱和液柱各點的運動與懸點的運動并不相同所以按上述懸點最大加速度計算的慣性載荷將大于實際數(shù)值在液柱中含氣和沖次較低的情況下計算點最大載荷時可忽略液柱慣性載荷2振動載荷抽油桿柱作為一彈性體由于抽油桿柱作變速運動和液柱載荷周期性地作用在抽油桿上從而引起抽油桿的彈性振動它所產(chǎn)生的振動載荷也作用于懸點上其數(shù)值與抽油桿的長度載荷變化周期及抽油機結(jié)構(gòu)有關(guān)在一般情況下的理論計算時忽略抽油桿柱的振動載荷3摩擦載荷抽油機井工作時作用在懸點上的摩擦載荷受以下五部份的影響1抽油桿柱與油管之間的摩擦力在直井內(nèi)通常不超過抽油桿柱重量的152柱塞與襯套之間的摩擦力當(dāng)泵徑不超過70mm時其值小于1717N3液柱與抽油桿之間的摩擦力除與抽油桿長度和運動速度有關(guān)外主要取決于液體的粘度4液柱與油管之間的摩擦力除與液流速度有關(guān)外主要取決于液體的粘度5流體通過游動凡爾的摩擦力除與固定凡爾的結(jié)構(gòu)有關(guān)外主要取決于液體的粘度上沖程中作用在懸點上的摩擦載荷主要受12及4三項影響其方向是向下增加懸點載荷下沖程中作用在懸點上的摩擦載荷主要受123及5四項影響其方向是向上減小懸點載荷在直井中無論稠油還是稀油抽油桿柱與油管柱塞與襯套之間的摩擦力數(shù)值都不大均可忽略但在稠油井內(nèi)液柱摩擦引起的摩擦載荷則是不可忽略的但對于大慶油田而言原油的性質(zhì)不屬于稠油因而液柱摩擦引起的摩擦載荷可以忽略4抽汲過程中的其它載荷一般情況下抽油桿柱載荷作用在柱塞上的液柱載荷及慣性載荷是構(gòu)成懸點載荷的三項基本載荷在稠油井內(nèi)的摩擦載荷及大沉沒度井中的沉沒壓力對載荷的影響也是不可忽略的除上述載荷外在抽油過程中尚有其它一些載荷如在低沉沒度井內(nèi)由于泵的充滿程度差會發(fā)生柱塞與泵內(nèi)液面的撞擊產(chǎn)生較大的沖擊載荷從而影響懸點載荷各種原因產(chǎn)生的撞擊雖然可能會造成較大的懸點載荷是抽油中的不利因素但在進行設(shè)計計算時尚無法預(yù)計故在計算中都不考慮懸點最大最小載荷1．計算懸點最大和最小載荷的一般公式根據(jù)對懸點所承受的各種載荷的分析抽油機工作時上下沖程中懸點載荷的組成是不同的最大載荷發(fā)生在上沖程中最小載荷發(fā)生在下沖程中其值分別如下式中PPmin懸點最大和最小載荷 WrWr上下沖程中作用在懸點上的抽油桿柱載荷 Wl作用在柱塞上的液柱載荷 IuId上下沖程中作用在懸點上的慣性載荷 PhuPhd上 FuFd上下沖程中的最大摩擦載荷 Pv振動載荷Pi上沖程中吸入壓力作用在活塞上產(chǎn)生的載荷在下泵深度及沉沒度不很大井口回壓及沖數(shù)不甚高的稀油直井內(nèi)在計算最大和最小載荷時通?？梢院雎訮vFuFd PhuPi i及液柱慣性載荷此時可得如果按將抽油機懸點運動規(guī)律簡化為簡諧運動時則可忽略rl的影響 2計算懸點最大載荷的其它公式抽油桿在井下工作時受力情況是相當(dāng)復(fù)雜的所有用來計算懸點最大載荷的公式都只能得到近似的結(jié)果現(xiàn)將國內(nèi)外所用的一些比較簡便的公式列在下面供計算時參考公式Ⅰ 公式Ⅱ