【導(dǎo)讀】氣油比、沉沒度等多種因素影響。產(chǎn)出液具有高粘度的特點(diǎn)，本文研究的目的則在于通。過對(duì)聚合物驅(qū)井有桿泵泵效的研究，找到合理的沖次。由于目前關(guān)于泵效的計(jì)算方法大。的泵效和實(shí)際的泵效有著一定的差距。因此，本文在綜合考慮了流體性質(zhì)、泵的結(jié)構(gòu)以

　　

【正文】 250 0150 100 150 200 250地面氣油比m3/m3充滿程度常規(guī)方法新方法 圖 43 充滿程度隨地面氣油比的變化趨勢(shì)圖 上面的 表 45為即為分別用常規(guī)方法以及新方法計(jì)算出來 的泵的充滿程度的大小與 地面氣油比 的關(guān)系。圖 43 為兩種方法計(jì)算出來的充滿程度隨 地面氣油比的變化曲線圖。 如圖可以看出，兩條曲線幾乎是重合的狀態(tài)，二者的差值相差甚小。而隨著地面氣油比的增大，兩條曲線計(jì)算而得到的泵效大小也有原來的 左右降到了 ，可以說發(fā)生了非常顯著的變化。造成發(fā)生顯著變化的原因是由于氣油比越大，進(jìn)入抽油泵的氣體越多，從而影響便會(huì)越嚴(yán)重。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 1 2 3 4 5 6 7 8沖程/m充滿程度常規(guī)方法新方法 圖 44 充滿程度隨沖程的變化趨勢(shì)圖 上面的 表 46為即 為分別用常規(guī)方法以及新方法計(jì)算出來的泵的充滿程度的大小與沖程的關(guān)系。圖 44為兩種方法計(jì)算出來的充滿程度隨沖程的變化曲線圖。和之前粘度類似，從公式（ 33）即? ? ? ? ? ?501=101+ 1 1scowocRp Y T p m fb T p? ??????? ? ? ?可以看出在用常規(guī)算法計(jì)算泵的充滿程度時(shí)，充滿程度大小與沖程無關(guān)，所以也就是在定量參數(shù)計(jì)算下得到的結(jié)果，故為一條不變的直線。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。造成這種現(xiàn)象的主要原因是因?yàn)闆_次為定值即不變時(shí)，沖程的增大會(huì)使得柱塞讓出體積增大，泵內(nèi)容積增大，從 而進(jìn)泵流體的流量也會(huì)增大，進(jìn)而使得充滿程度增大。在增大到后期從數(shù)據(jù)以及圖表中不難看出增大幅度會(huì)慢慢減小，這是由于這個(gè)計(jì)算模型假定的是 沖次 不變，那么沖程的增大勢(shì)必說明柱塞的運(yùn)動(dòng)速度加快，柱塞運(yùn)動(dòng)速度加快便會(huì)使得泵內(nèi)流體不穩(wěn)定流增大，也就是說紊流增大從而部分氣體會(huì)因此析出，所以會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)沖程增大到一定程度時(shí)，繼續(xù)增大沖程泵的充滿程度會(huì)由于沖程的增加增大量便少。 當(dāng)然從上述結(jié)論中我們也不難得出，長(zhǎng)沖程的抽油機(jī)不單單是對(duì)于泵的排量有提高的作用，同時(shí)還會(huì)提高泵的充滿系數(shù)。 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)算出來的泵的 充滿程度的大小與沖次的關(guān)系。圖 45為兩種方法計(jì)算出來的充滿程度隨沖次的變化曲線圖。常規(guī)方法計(jì)算得到的充滿程度類似上文提到的關(guān)于用常規(guī)方法計(jì)算而得的沖程與充滿程度的關(guān)系，為一條不變的曲線，原因同樣是因?yàn)樵谟贸Ｒ?guī)算法計(jì)算泵的充滿程度時(shí)，充滿程度大小與 沖次 無關(guān)，也就是在定量參數(shù)計(jì)算下得到的結(jié)果。相比于常規(guī)方法的計(jì)算結(jié)果，用新方法計(jì)算而得到的泵的充滿程度隨著 沖次 的增加呈現(xiàn)的是一個(gè)逐漸下降的趨勢(shì)。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。而沖程不變時(shí)， 隨著沖次的增加，會(huì)造成柱塞的運(yùn)動(dòng)速度增大，此時(shí)進(jìn)泵的流體速度也會(huì)隨之增大，泵內(nèi)液體流動(dòng)不穩(wěn)定，從而會(huì)有大量氣體的析出，便降低了泵的充滿程度。同時(shí)，柱塞的運(yùn)動(dòng)速度增大，也會(huì)增大無效沖程，降低了泵的充滿程度。 除此之外， 由于 沖次 的降低，泵內(nèi)壓力的降低速度便會(huì)減慢，壓力降低減慢直接使得凝析氣和溶解氣減少，從而上沖程剛開始游動(dòng)閥關(guān)閉時(shí)，游動(dòng)閥與固定閥之間聚集的氣體的有效長(zhǎng)度和泵內(nèi)凝析氣所占用的一部分沖程長(zhǎng)度都會(huì)減少。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。所以理想化的結(jié)果就是想辦法盡量降低泵的 沖次 ，但是盡可能降低泵的 沖次 在實(shí)際的生產(chǎn)工作中卻是不現(xiàn)實(shí)的。 聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度敏感性分析 28 聚合物驅(qū)井有桿泵合理 沖次 的分析 我們?cè)谏弦还?jié)已經(jīng)討論出了充滿程度隨沖次的變化關(guān)系，即隨著沖次的不斷增加充滿程度時(shí)不斷降低的。那么接下來，我們將要根據(jù) 聚合物驅(qū)井條件下 產(chǎn)液量計(jì)算公式來尋求下在以上模型參數(shù)的情況下，能否找到?jīng)_次與產(chǎn)量之間的關(guān)系，從而尋求到一個(gè)極大值值域，找到最合理的沖次范圍。 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。 在本次的計(jì)算模型中，忽略濾失系數(shù)等因素的影響，即將 η λ 、 η η B 視作為 1，也就是默認(rèn)計(jì)算 中 η =β 。這樣，計(jì)算公式就可修正為 公式（ 44） =1440 pQ f sn? （ 44） 上述式中的系數(shù)在前文中均已給出或已求得，所以直接將各系數(shù)代入，求得一下結(jié)果。 表 48 沖次對(duì) 實(shí)際排量 的影響 沖次 /min1 Q 1 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 29 0 2 4 6 8 10 12 14沖次/ m i n1實(shí)際排量/m3d1 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。圖中不難看出二者關(guān)系是一條一直在上升的曲線。并未得到希望得到的極值點(diǎn) ，造成這個(gè)現(xiàn)象的主要原因是因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)案列在取例時(shí)，由于系數(shù)是按照聚合物驅(qū)井的實(shí)際情況進(jìn)行的選取，最終計(jì)算出的沖次大小不太大，即當(dāng)沖次為 2 次 /min1時(shí)，充滿程度計(jì)算得到的大小為 。而當(dāng)沖次為 12 次 /min1時(shí)，充滿程度大小為 ，變化量非常小。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。 沖次的增加速度較快便會(huì)表現(xiàn)在實(shí)際產(chǎn)量的增加較快，從而便沒有出現(xiàn)我們期待得到的極值點(diǎn)。但是從曲線中卻不難看出曲 線的斜率是在發(fā)生變化的，所以如果可以讓沖次處于斜率最大處便是一個(gè)合理的范圍。 各區(qū)間斜率如表 49 所示 表 49 各區(qū)間斜率大小 沖次 區(qū)間 2區(qū)間 4區(qū)間 6區(qū)間 8區(qū)間 10區(qū)間 12區(qū)間 斜率 從上表中可以看出，當(dāng)沖次大小處于 16 次 /min1 時(shí)，實(shí)際實(shí)際產(chǎn)量都保持著一個(gè)較快的增長(zhǎng)速度，而隨著沖次的增大，盡管實(shí)際產(chǎn)量可以達(dá)到一個(gè)較大的值，但實(shí)際上產(chǎn)量的增長(zhǎng)幅度很小，因而綜合考慮泵效大小，產(chǎn)量增長(zhǎng)幅度等因素，認(rèn)為當(dāng)沖 次處于時(shí)為合理沖次 16 次 /min1時(shí)為合理沖次 從工藝上來講，降低有桿泵井 沖次 的方法有四種，包括使用電磁調(diào)速電機(jī)、使用高級(jí)數(shù)電機(jī)、縮小電機(jī)皮帶輪直徑、使用變頻調(diào)速器。但這幾種方法卻各有其局限性。例如，使用高級(jí)數(shù)電機(jī)雖然可以一定程度地上降低轉(zhuǎn)速，但從經(jīng)濟(jì)角度來考慮費(fèi)用太高，可調(diào)的最小沖次大概在 4 min次 / ；使用電磁調(diào)速電機(jī)雖然可聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度敏感性分析 30 調(diào)沖次范圍較廣，在 09到 次 /min ，但該裝置耗能太大，雖然降低了沖次但是高耗能依然會(huì)增大成本，同時(shí)維 修費(fèi)也很高；縮小皮帶輪直徑雖然可以將最小沖次降到 4 min次 / ，但由于過小時(shí)皮帶輪和皮帶間會(huì)因?yàn)榘翘《l(fā)生打滑；變頻調(diào)速器不僅壽命短，同時(shí)成本也高。從以上工藝局限性便可看出，在實(shí)際生產(chǎn)中想要將沖次降低到既小，同時(shí)又能滿足各方面要求，還是難度非常大的。 從理論角度結(jié)合工藝來考慮，沖次在 16 次 /min1 都是可以接受的。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。低沖次有桿泵抽油井不僅可以提高整體的開采效率，同時(shí)便于維護(hù)，可以延長(zhǎng)檢泵周期，所以我們?cè)谶x擇沖次時(shí)還應(yīng) 在綜合考慮泵充滿程度以及產(chǎn)量等生產(chǎn)結(jié)果的大小， 將沖次調(diào)小到一定范圍， 不能顧此失彼一位追求泵充滿程度之大亦或是追求產(chǎn)量 。 故 根據(jù)上文分析 16 次 /min1 的沖刺范圍都 是 聚合物驅(qū)井 合理的范圍。 結(jié)論 31 第 5 章 結(jié)論 （ 1） 由于常規(guī)方法測(cè)得泵的充滿程度的值只是在考慮氣體的影響的情況下而測(cè)得的，因而大小 會(huì)和實(shí)際值會(huì)存在著一定的偏差。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。 （ 2） 聚合物水溶液符合冪律流體的流變規(guī)律，會(huì)受到溫度和聚合物濃度的影響。隨著溫度的增大聚合物水溶液的粘度會(huì)下降，而隨著濃度增加聚合物水溶液粘度會(huì)增大 。 （ 3） 沉沒度、原油粘度、地面氣油比以及泵的工作參數(shù)的大小都會(huì)影響到最終計(jì)算而得的泵效的大小。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。 沉沒度的增加會(huì)造成泵充滿程度的增加；粘度的增加會(huì)造成泵效一定程度的下降； 地面氣油比的增加會(huì)使泵效發(fā)生顯著的下降；而沖程的增大則會(huì)增加充滿程度，但卻始終小于常規(guī)算法計(jì)算而 得到的充滿程度。 （ 4） 沖次的增加會(huì)使得泵的充滿程度下降， 在結(jié)合實(shí)際產(chǎn)量下發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量隨著沖刺的增加而增加，產(chǎn)量的增幅隨著沖次的增加而降低，當(dāng)沖次處于16 次 /min1時(shí)的實(shí)際產(chǎn)量的變化率最大，結(jié)合工藝角度來考慮認(rèn)為 16次 /min1為合理的沖次。 致 謝 32 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文部分終于要畫上了句號(hào)。回首這幾個(gè)月的努力，心酸中夾帶著快樂，最終成果出來之時(shí)一種喜悅之情涌上心頭。當(dāng)然成果并未我一個(gè)人的努力，也是大家一起共同努力的成果 首先需要感謝的是輔導(dǎo)我的導(dǎo)師王衛(wèi)陽(yáng)王老師。王老師待人和諧，為人師表，并且知識(shí)淵博，在這 幾個(gè)月的過程中王老師盡心盡力地為我們進(jìn)行輔導(dǎo)，無論是學(xué)術(shù)技術(shù)問題還是生活問題，亦或是心里問題，王老師都會(huì)非常耐心的為我指點(diǎn)，出謀劃策。 并且王老師非常的負(fù)責(zé)任，在畢業(yè)設(shè)計(jì)這段時(shí)間多次督促我們完成每個(gè)階段的任務(wù)，并且嚴(yán)格按照要求向老師進(jìn)行了匯報(bào)。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)校來給我們進(jìn)行輔導(dǎo)。王老師的為人與教學(xué)態(tài)度也是令我敬佩與感謝。因此，在此首先要向王老師致以誠(chéng)摯的謝意。 其次需要感謝的是背后支持我的父母，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段時(shí)間，有時(shí)會(huì)因計(jì)算出錯(cuò)而煩惱不已，每每這種時(shí)刻，父母總會(huì)耐心的安 慰我給我支持，讓我覺得自己并不孤單。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。 最后感謝在做畢設(shè)這段時(shí)間為我出謀劃策，一起商討研究的楊海維，馬寧望等同學(xué)，正是有了 老師的指導(dǎo)基礎(chǔ)上結(jié)合了 他們的建議，很多時(shí)候非常棘手的問題便會(huì)迎刃而解，和他們?cè)谝黄鹨沧屛腋惺艿搅藞F(tuán)隊(duì)的重要性。 中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 33 參考文獻(xiàn) [1] 張琪 .采油工程原理與設(shè)計(jì) [M] . 東營(yíng) ： 中國(guó)石油 大學(xué)出版社， [2] 蔣漢青，李福軍，曹廣勝 .多相流體進(jìn)泵規(guī)律對(duì)泵效的影響 [J].大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)， [3] 夏惠芬， 李福軍 .有桿泵動(dòng)態(tài)充滿程度的計(jì)算 [J].石油學(xué)報(bào)， [4] 王克亮 .計(jì)算有桿泵的一種新方法 [J].鉆采工藝， [5] 董世民，崔曉華 .計(jì)算抽油泵充滿系數(shù)新方法 [J].石油機(jī)械， [6] 蔡道剛，李穎川， 牟勇 . 氣體影響抽油泵充滿系數(shù)的 .石油機(jī)械， 精確算法 [J]， [7] 朱 君 ， 王 東 ， 董海洋 .高含水期油井氣體對(duì)泵效的影響分析 [J]，大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)， [8] 王壯舉 .有桿泵 沖次 調(diào)整與泵效因素探討 [J]，江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)， [9] 王衛(wèi)陽(yáng) ， 萬國(guó)強(qiáng) ， 呂新波 .基于動(dòng)態(tài)模擬的有桿泵充滿程度計(jì)算新方法 [J]，石油機(jī)械， 20