【正文】 的質(zhì)量有關(guān)外 ， 還與懸點加速度的大小成正比 。 )1(1790)1()30(2)1(2 222 lrsnWlrnSgWlrsgWI rRRru ?????? ??)1(1790)1(2 22 lrsnWlrsgWI rrrd ?????? ???? )1(1790)1(2 22 lrsnWlrsgWI LLLU ???? 下沖程時液柱不隨懸點運動 ， 因而沒有液柱慣性載荷 。 （ 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) 。 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 %。 （ 3） 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 。 （ 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。 下沖程中作用在懸點上的摩擦載荷主要受 （ 1） （ 2） （ 3） 及 （ 5） 四項影響 ，其方向是向上 ， 減小懸點載荷 。 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 。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。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： Pmax、 Pmin— 懸點最大和最小載荷； Wr、 Wr’— 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； Iu、 Id— 上 、 下沖程中作用在懸點上的慣性載荷； Phu、 Phd— 上 、 下沖程中井口回壓造成的懸點載荷； 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。m i n 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?Pv、 Fu、 Fd 、 Phu、 Pi i及液柱慣性載荷 。 ?????? ???? lrsnWWWP rlr 1179 0 2m a x?????? ??? lrsnWLgqP rr 11790 239?，F(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 公式 Ⅲ 公式 Ⅳ 公式 Ⅴ ? ? ?????? ??? 137139。2m a x snWWP lr???????? ?????? ???? lrsnbWWP rl 11790 239。 公式 Ⅲ 是式 的另一種表達形式 ， 本質(zhì)上是完全相同的 。公式 Ⅳ 只考慮了抽油桿柱產(chǎn)生的慣性載荷，公式Ⅱ 和 V同時考慮了抽油桿柱和液柱的慣性載荷。所以，公式 V的計算結(jié)果較公式 Ⅱ 小。 根據(jù)深井泵的工作特點 ， 抽油桿柱和油管柱在工作過程中因承受著交變載荷而發(fā)生彈性伸縮 ， 使柱塞沖程小于光桿沖程 ， 所以減小了柱塞讓出的體積 。 當泵內(nèi)吸人氣液混合物后 ， 氣體占據(jù)了柱塞讓出的部分空間 ， 或者當泵的排量大于油層供油能力時液體來不及進入泵內(nèi) ， 都會使進入泵內(nèi)的液量減少 。柱塞與襯套的間隙及閥和其它連接部件間的漏失都會使實際排量減少。為吸人條件下被抽汲液體的體積系數(shù)。抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮愈大，柱塞沖程與光桿沖程的差別也愈大，泵效就愈低。如前所述，抽油桿柱所承受的載荷主要有：抽油桿柱及液柱載荷；抽油桿柱和液柱的慣性載荷及抽油桿柱的振動載荷。 由于作用在柱塞上的液柱載荷在上 、 下沖程中交替地分別由油管轉(zhuǎn)移到抽油桿柱和由抽油桿柱轉(zhuǎn)移到油管 ， 從而引起桿柱和管柱交替地增載和減載 ， 使桿柱和管柱發(fā)生交替地伸長和縮短 。 因此 ， 柱塞尚未發(fā)生移動時 ， 懸點這一段距離即為抽油桿柱的伸長 ， 用 λr表示 . 當懸點繼續(xù)運動時 ， 油管要卸去載荷要縮短一段距離 。這段縮短距離使懸點增加了一段無效位移 。 所以 ， 吸入閥仍然是關(guān)閉的 。由此看出：柱塞有效移動距離（柱塞沖程） Sp比光桿沖程小 λ，而且 λ＝ λr+λt。此時，只有驢頭下行λ＝ λr+λt距離之后，柱塞才開始與泵筒發(fā)生相對位移。 抽油桿柱和油管柱的自重伸長在泵工作的整個過程中是不變的 ， 因此 ， 它們不用會影響柱塞沖程 。 ??? ????? sss trp )(由于液柱載荷引起的沖程損失使泵效降低的數(shù)值為： λ值可根據(jù)虎克定律來計算： ssss p ??? ???39。如果為多級抽油桿 ， 則： ?????????????????? ??mi rifitflpfLfLEgLf1??由公式可看出：柱塞截面積愈大，泵下得愈深則沖程損失愈大。當泵徑超過某一限度 (引起的 λ≥s/2)之后，泵的實際排量不但不會因增大泵徑而增加，反而會減小。 （ 二 ） 泵的充滿程度 多數(shù)油田在深井泵開采期，都是在井底流壓低于飽和壓力下生產(chǎn)的，即使在高于飽和壓力下生產(chǎn)，泵口壓力也低于飽和壓力。當氣體影響嚴重時，可能發(fā)生“氣鎖”，即在抽汲時由于氣體在泵內(nèi)壓縮和膨脹，使吸人和排出閥無法打開，出現(xiàn)抽不出油的現(xiàn)象。 充滿系數(shù) β表示了泵在工作過程中被液體充滿的程度。泵的充滿系數(shù)與泵內(nèi)氣液比和泵的結(jié)構(gòu)有關(guān)。?? （ 三 ） 泵的漏失 影響泵效的漏失因素包括： (1)排出部分漏失 。 (2)吸入部分漏失 。 (3)其它部分的漏失 。 由于磨損 、 砂卡 、 蠟卡及腐蝕所產(chǎn)生的漏失很難計算 ， 可根據(jù)示功圖來分析漏失的嚴重程度 。 pDegDeq ????21123??式中 D— 泵徑 ， m； υ— 液體運動粘度 ， m2/s； L— 柱塞長度 ， m； ΔH— 柱塞兩端的液柱壓差 ， m； g— 重力加速度 ， m2/s’； e— 柱塞與泵筒的徑向間隙 ， m； υP—— 柱塞運動速度 ， m／ s。前面只就泵本身的工作狀況進行了分析，談到了相應(yīng)的措施。因此，提高泵效的一個重要方面是要從油層著手，保證油層有足夠的供液能力。 當抽油機已定，設(shè)備能力足夠大時，在保證產(chǎn)量的前提下，應(yīng)以獲得最高泵效為基本出發(fā)點來調(diào)整參數(shù)。對于油比較稠的井，一般采用大泵、大沖程、小沖數(shù)；而對于連噴帶抽的井則選用大沖數(shù)快速抽汲，以增強誘噴作用 （ 2） 確定合理沉沒度 ， 以降低泵口氣液比 ，減少進泵氣量 ， 從而提高泵的充滿程度 。 （ 4）使用油管錨減少沖程損失。如果用油管錨將油管下端固定，則可消除油管伸縮，從而減少沖程損失。氣體對抽油井生產(chǎn)的影響隨油井條件不同而不同。實踐證明：對于一些不帶噴的抽油井，合理控制套管氣可起到穩(wěn)定液面和產(chǎn)量的作用，并可減少因脫氣而引起的原油粘度的增加。但要增大沉沒度 ， 就必須增加下泵深度 。 第二節(jié) 有桿抽油系統(tǒng)的計算 一 、 抽油桿強度的計算及桿柱設(shè)計 （ 一 ） 抽油桿的受力特征及強度計算方法 抽油桿的選擇主要包括確定抽油桿柱的長度、直徑、組合及材料。為了保證抽油桿安全工作，必須根據(jù)材料及強度來確定其直徑。 的非對稱循環(huán)應(yīng)力： σmax— 抽油桿柱頂部的最大應(yīng)力； σmin— 曲油桿柱頂部的最小應(yīng)力； Pmax— 懸點最大載荷； Pmin— 懸點最小載荷； fPm a xm a x ?? fPm inm in ?? 在交變負荷作用下，抽油桿柱往往是由于疲勞而發(fā)生破壞，而不是在最大拉應(yīng)力下破壞。因此，抽油桿柱必須根據(jù)疲勞強度來進行計算。因此，有時下部抽油桿采用一段直徑較大的抽油桿 (或加重抽油桿 )。 （ 二 ） 抽油桿柱設(shè)計方法 對于鋼桿抽油桿柱設(shè)計來說 ， 一般采用等強度原則 ， 即各級桿柱頂端面的應(yīng)力范圍比或折算應(yīng)力相等 。目前最為常用的是最大應(yīng)力設(shè)計方法。 二 、 抽油機 深井泵抽油系統(tǒng)設(shè)計 有桿抽油系統(tǒng)包括油層 、 井筒流動 、 機 —桿 — 泵 。 （ 一 ） 設(shè)計的原則 以油藏供液能力為依據(jù) ， 以油藏與抽油設(shè)備的協(xié)調(diào)為基礎(chǔ) ， 最大限度地發(fā)揮設(shè)備和油藏潛力 ， 使抽油系統(tǒng)高效而安全地工作 。對大部分有桿抽油的油井，抽油機不變，為已知。 （ 三 ） 需要的基礎(chǔ)資料 有桿抽油井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下： (1)井深 ， 套管直徑 ， 油藏壓力 ， 油藏溫度 。 (3)含水率，套壓，油壓，生產(chǎn)氣油比，設(shè)計前油井的產(chǎn)量、流壓 (或動液面和泵深，或產(chǎn)液指數(shù) )。 1．不限定產(chǎn)量時的設(shè)計，不限定產(chǎn)量時的設(shè)計實際上是在一定的設(shè)備條件下，尋求發(fā)揮設(shè)備最大潛力的抽油設(shè)計方案， 此類設(shè)計一般由專業(yè)技術(shù)經(jīng)濟管理人員進行 ,因而在此不再講述。 其核心是確定合理的抽汲參數(shù) 。 (2)進行桿柱設(shè)計時 ， 若桿柱超應(yīng)力 ， 則應(yīng)選高強度桿或重新確定能滿足規(guī)定的抽汲參數(shù)組合 (主要是 Dp、 S、 N)；若最后仍無法滿足 ， 則停止設(shè)計 ， 說明配產(chǎn)不合理 ， 有桿抽油方式無法實現(xiàn)配產(chǎn)任務(wù) 。 (4)能夠基本滿足規(guī)定產(chǎn)量的抽汲參數(shù)可能會有多種組合，則應(yīng)以系統(tǒng)的效率高、能耗低作為抽汲參數(shù)的選擇依據(jù)。 抽油井分析應(yīng)包括如下內(nèi)容： (1)了解油層生產(chǎn)能力及工作狀況 ， 分析是否已發(fā)揮了油層潛力 ， 分析 、 判斷油層不正常工作的原因 。 (3)分析檢查措施效果 。 一 、 抽油機井的液面測試分析 （ 一 ） 液面測試技術(shù)的發(fā)展 液面測試技術(shù)近幾年來的發(fā)展主要是在數(shù)據(jù)錄取方面 。如測試的聲仍然是開口子彈 。 目前的液面測試是將聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號 ， 電信號通過計算機模擬形成數(shù)據(jù)信號 ，并存貯在測試儀器之內(nèi) ， 之后將測得的數(shù)據(jù)通過計算機軟件進行回放 ， 并進行解釋 。 （ 二 ） 靜液面 、 動液面及采油指數(shù) 靜液面是關(guān)井后環(huán)形空間中液面恢復(fù)到靜止 (與地層壓力相平衡 )時的液面 ， 可以用從井口算起的深度 LS表示其位置 ， 也可以用從油層中部算起的液面高度 HS來表示其位置 。 動液面是油井生產(chǎn)時油套環(huán)形空間的液面 。與它相對應(yīng)的井底壓力就是流壓 Pf。 沉沒度是表示泵沉沒在 動液面以下的深度 ， 其大小應(yīng)根據(jù)氣油比的高低 、 原油進泵所需的壓頭大小來定 。因此，抽油井的流動方程多采用下式來表示： )()( fsfs LLKHHKQ ???? 式中 Q— 油井產(chǎn)量 ， t／ d； HS、 LS — 靜液面的高度及深度 ， m； Hf、 Lf— 動液面的高度及深度 ， m； K— 采油指數(shù) ， t/(d 由上式可得： fsfs HHQLLQK???? 在測量液面時，套管壓力往往不等于零， 這樣，在 不同套壓下測得的液面并不直接反映井底壓力的高低。 6010??? gPLL Cffc ?式中 LJC— 折算動液面深度 ， m； LF— 在套壓為 PC時測得的動液面深度 ， m； PC— 測液面時的套管壓力 ， MPa； g— 重力加速度 ， m／ s’； ρ0— 環(huán)形空間中的原油密度， kg/m3。 vtL 21? 聲波速度可以用不同的方法來確定 。 音標位置應(yīng)在液面以根據(jù)已知的音標深度和測得的音標反射所需時間 t1就可確定聲速v： 2/1 1tLv ?將計算的速度代入計算公式即可得出： 121ttLL ?