【正文】 礦場實踐表明，平均泵效大都低于 ，甚至有的油井泵效低于 03。 泵效的計算 在抽油井生產(chǎn)過程中，實際產(chǎn)量 Q 一般都比理論產(chǎn)量 Qt 要低，兩者的比值叫泵效，用 η 表示，即： t?? 在正常情況下，若泵效為 0． 7～ o． 8，就認(rèn)為泵的工作狀況是良好的。而光桿功率除以抽油機(jī)效率 (除嚴(yán)重的低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)外，一般可取 0． 8)即可求得需要電動機(jī)輸出的平均功率。 根據(jù)油井產(chǎn)量計算得的水力功率，是實際作功的 有效功率，它小于光桿功率。這里近似地認(rèn)為，它的面積與考慮變形和慣性載荷后的理論示功圖的面積是相等的，并忽略了摩擦載荷的影響。LW — 按柱塞截面積計算的液柱載荷， N； S 一光桿沖程， m； n— 沖數(shù)， min— 1。 下面的公式可近似地計算光桿功率； 100060 39。 40 要準(zhǔn)確地計算光桿功率，必須根據(jù)實測示功圖計算，即： 100060 100?? ?? lA snCHP PR 式中 ： HPpR一光桿功率， kW； A— 示功圖載荷線包圍的面積， cm2； n— 數(shù)， rain”； s— 光桿沖程， m； l— 示長度， mm； C— 動力儀力比， N／ mm。 電機(jī)的選擇與功率計算 式中 HPH— 水力功率， kW； Q— 油井日產(chǎn)量， t／ d； Qt—— 泵的理論排量， m’／ d； ρ 1— 抽汲液體的密度， Kg／ m3； η — 泵效； L— 有效提升高度，即動液面深度， m。 平衡計算 抽油機(jī)平衡的條件是在一個抽汲循環(huán)中，重物在下沖程中儲存的能量或上沖程幫助電機(jī)所做的 功，應(yīng)等于上沖程和下沖程懸點(diǎn)作功之和的一半。中通過游梁帶動的活塞壓縮氣包中 的氣體，把下沖程中作的功儲存起來并 （ 2）機(jī)械平衡 在下沖程中，以增加平衡塊的位能來儲存能量；在上沖程時平衡重降低位能，來幫助電動機(jī)作功。 氣動平衡多用于大型抽油機(jī)。 （ 1）氣動平衡 下沖程中通過游梁帶動活塞壓縮氣包中的氣體，把下沖程所作的功儲存起來并轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的壓縮能。 平衡方式 為了把下沖程中抽油桿自重作的功和電動機(jī)輸出的能量儲存起來，可以采用不同的平衡方式。 要使抽油機(jī)平衡，應(yīng)該讓電動機(jī)在上、下沖程中作的功相等，即： mumd AA ? 所以： wUdw AAAA ??? 為了達(dá)到平衡，在下沖程需要對重物作的功和上沖程中需要重物釋放的能量的關(guān)系應(yīng)為： 2 dUw AAA ?? 38 上式說明：為了使抽油機(jī)平衡運(yùn)轉(zhuǎn)，在下沖程中需要儲存的能量應(yīng)該是懸點(diǎn)在上、下沖程中 所作功之和的一半。 在抽油機(jī)后梁上加一重物，在下沖程中讓抽油桿自重和電動機(jī)一起對重物作功，則： 37 mddw AAA ?? 式中 ： AW— 下沖程中抽油桿自重和電機(jī)對重物物所作的功，即重物儲存的功； Ad— 抽油桿柱對重物所作的功，即懸點(diǎn)在下沖程中作的功； Amd— 電動機(jī)在下沖程中對重物作的功，即電動機(jī)在下沖程中作的功。要使抽油機(jī)在乎衡條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，就應(yīng)使電動機(jī)在上、下沖程中都作正功：在下沖程中把能量儲存起來；在上沖程中利用儲存的能量來幫助電動機(jī)作功。 因此，抽油機(jī)必須采用平衡裝置。 抽油機(jī)不平衡造成的后果是： （ 1）上沖程中電動機(jī)承受著極大的負(fù)荷，下沖程中抽油機(jī)反而帶著電動機(jī)運(yùn) 轉(zhuǎn)，從而造成功率的浪費(fèi)，降低電動機(jī)的效率和壽命 o （ 2）由于負(fù)荷極不均勻，會使抽油機(jī)發(fā)生激烈振動，而影響抽油裝置的壽命。 抽油機(jī)平衡計算 36 如果抽油機(jī)沒有平衡塊，當(dāng)電動機(jī)帶動抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，由于上沖程中懸點(diǎn)承受著最大載荷，所以電動機(jī)必須作很大的功才能使驢頭上行；而下沖程中，抽油桿在其自重作用下克服浮力下行，這時電動機(jī)不僅不需要對外作功，反而接受外來的能量作負(fù)功。 167?？紤]到摩擦力的影響，在公式Ⅱ和工中的液柱載荷采用 W’ (即作用在柱塞整個截面積上的 液柱載荷 )，而公式 V 中采用 W1(即作用在柱塞環(huán)形面積人一人上的液柱載荷 )。 公式Ⅱ、Ⅳ和 V 都是把懸點(diǎn)運(yùn)動簡化為簡諧運(yùn)動，取 r／ l＝ 0。3m a x 公式Ⅳ ???????? ??? 17901 24m a x snWWP rl 公式Ⅴ ? ? ???????? ??? 17901 25m a x snWWP lr 公式Ⅰ可用于一般井深及低沖數(shù)油井。1m a x snWWP lr 公式Ⅱ ? ? ???????? ??? 17901 239。 計算懸點(diǎn)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(diǎn)最大 35 載荷的公式都只能得到近似的結(jié)果。此時可得： ?????? ???? lrsnWWWP rlr 1179 02m a x ?????? ??? lrsnWLgqP rr 11790 239。m in 式中： Pmax、 Pmin— 懸點(diǎn)最大和最小載荷； Wr、 Wr’— 上、下沖程中作用在懸點(diǎn)上的抽油 桿柱載荷； Wl— 作用在柱塞上的液柱載荷； Iu、 Id— 上、下沖程中作用在懸點(diǎn)上的慣性載荷； Phu、 Phd— 上 、 下沖程中井口回壓造成的懸點(diǎn)載荷； Fu、 Fd— 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。 懸點(diǎn)最大、最小載荷 1．計算懸點(diǎn)最大和最小載荷的一般公式 根據(jù)對懸點(diǎn)所承受的各種載荷的分析，抽油機(jī)工作時，上、下沖程中懸點(diǎn)載荷的組成是不同的。各種原因產(chǎn)生的撞擊， 雖然可能會造成較大的懸點(diǎn)載荷，是抽油中的不利因素，但在進(jìn)行設(shè)計計算時尚無法預(yù)計，故在計算中都不考慮。 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(diǎn)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。下沖程中作用在懸點(diǎn)上的摩擦載荷主要受（ 1） 33 （ 2）（ 3）及（ 5）四項影響，其方向是向上，減小懸點(diǎn)載荷。 （ 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。 （ 3）液柱與抽油桿之間的摩擦力：除與抽油桿長度和運(yùn)動速度有關(guān)外，主要取決于液體的粘度。 摩擦載荷 抽油機(jī)井工作時，作用在懸點(diǎn)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 %。 32 （ 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(yùn)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(diǎn)上，其數(shù)值與抽油桿的長度、載荷變化周期及抽油機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)。 抽油桿的慣性力 Ir 為： Ar agWrI ? 液柱的慣性力 Il 為： ?All agWI? 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)： 31 rtfrp ff ff ???? ftf油管過流斷面面積 如果結(jié)合抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動規(guī)律，最大加速度將發(fā)生的上死點(diǎn)和下死點(diǎn)，其加速度值分別為： )1(2 2m ax lrsa ?? ? 上死點(diǎn)時 )1(2 2m ax lrsa ??? ? 下死點(diǎn)時 以此 可求得上沖程時抽油桿柱引起的懸點(diǎn)最大慣性載荷 Iru 為： )1(1790)1()30(2)1(2 222 lrsnWlrnSgWlrsgWI rRRru ?????? ?? 下沖程時液柱引起的懸點(diǎn)最大慣性載荷 Ird 為： )1(1790)1(2 22 lrsnWlrsgWI rrrd ?????? ? 上沖程時液柱引起的懸點(diǎn)最大慣性載荷 Ilu 為： ??? )1(1790)1(2 22 lrsnWlrsgWI LLLU ???? 下沖程時液柱不隨懸點(diǎn)運(yùn)動，因而沒有液柱慣性載荷。 動載荷 （ 1）慣性載荷 抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，驢頭帶抽油桿和液柱做變速運(yùn)動，因而產(chǎn)生抽油桿和液柱的慣性力。其性 30 質(zhì)與液體產(chǎn)生的載荷相同，特點(diǎn)是上沖程增大懸點(diǎn)載荷，下沖程減小抽油桿柱載荷。 但在查圖之前需計算雷諾數(shù) NRe： ? fvdN 0Re ? 式中： d0－固定凡爾閥孔徑， m； vf－液流速度， m/s； ν－液體運(yùn)動粘度， m2/s。 fp－柱塞截面積， m2； f0－固定凡爾閥孔截面積， m2； vp－柱塞運(yùn)動速度， m/s； ξ－由實驗確定的 閥流量系數(shù)。 gLffW Lrpl ?)( ?? （ 3）沉沒壓力對懸點(diǎn)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(jìn)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： pinpii fppfpP )( ???? 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 29 pn－沉沒壓力 Pa Δ pi－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(diǎn)載荷沒有影響。 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。39。 上沖程作用在懸點(diǎn)上的抽油桿柱的載荷： glqglfW rsrr ?? ? 式中： Wr－抽油桿在空氣中的重力， N； g－重力加速度， m/s2； fp－抽油桿截面積， m2； ρ s－抽油桿材料（鋼）的密度，ρ s=7850Kg/m3； L－抽油桿長度 m； qr－每米抽油桿的質(zhì)量， Kg/m。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(diǎn)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(diǎn)上的載荷。 167。 抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷的計算 抽油在不同抽汲參數(shù)下工作時，懸點(diǎn)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)。理想情況下，柱塞上、下沖程進(jìn)入和排出的液體體積都等于柱塞讓出的體積 V。 167。 下沖程 26 抽油桿帶動柱塞向下運(yùn)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(jìn)入柱塞上部，使泵排出液體。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。 泵的抽汲過程 上沖程 抽油桿帶動柱塞向上運(yùn)動，柱塞上的游動凡爾受管柱內(nèi)液柱的壓力而關(guān)閉。 167。大慶油田使用的抽油桿為 C 級和 D 級抽油桿。 抽油桿 我國生產(chǎn)的抽油桿從級別上分有 C、 D、 K 三種級別。在我廠主要 應(yīng)用管式泵。 抽油泵主要由工作筒、柱塞及固定凡爾、游動凡爾組成。由于它的工作環(huán)境復(fù)雜，條件惡劣，而且它工作的好壞直接關(guān)系到油井的產(chǎn)量，因而應(yīng)滿足以下一般要求： （ 1）結(jié)構(gòu)簡單， 強(qiáng)度高，質(zhì)量好。 我國已制定了游梁式抽油機(jī)系列標(biāo)準(zhǔn)，其型號表示方法如下： CYJ 10 – 3 – 53 H B F復(fù)合平衡 平衡方式代號 Y游梁平衡 B曲柄平衡 Q氣動平衡 23 減速箱形式代號： H 為點(diǎn)嚙合雙圓弧齒輪；漸開線人字齒輪省略 減速箱曲柄軸最大允許扭矩， 光桿最大沖程 m 懸點(diǎn)最大載荷 10KN CYJ常規(guī)型 游梁式抽油機(jī)系列代號 CYJQ前置型