【正文】 是流體運(yùn)動(dòng)粘度， m2/s。 聚合物驅(qū)油井有桿泵充滿程度計(jì)算方法 18 00 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26N Re /（103）流量系數(shù) 圖 32 標(biāo)準(zhǔn)閥流量系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系曲線 llppVo f NSAdN ? ??? ?????0Re 19 (343) ????????????????????? 101500)3( l 10)4( l ReRe54ReRe4ReReNNNNNN??? (344) 將標(biāo)況下，原油在完全脫氣后所測(cè)得的油氣比 Rs 扣除泵內(nèi)溶解了的原油中的氣體體積，并將所得到的結(jié)果進(jìn)一步進(jìn)行換算到抽油泵泵內(nèi)的狀態(tài)，即可得到泵內(nèi)的氣油比 Rp， Rp 的表達(dá)式為 公式（ 311） ： ? ? ? ?5010=1spp o wopRpR Y T p fb T p??????? ?? （ 311） 按照泵內(nèi)的氣油比定義， Rp 同時(shí)又可表示為 公式（ 312） ： ypySSR S?? （ 312） 將方程（ 311），（ 312）兩式聯(lián)立，即可解得 有關(guān) Pp 的公式（ 313） ： ? ?? ? ? ?50010=11spp o w yo y o w oRpp Y T p f Sb T S S T b f Y T p???????? ??? ? ????? (313) 將方程（ 34）到（ 313）進(jìn)行聯(lián)立，即可得到以 Sy 為變量的一個(gè)一元三次方程 （ 314） = （ 314） 上述式中： Ag?? ； 22 2 22 P vAB TA???； ? ?5010=1sowoRC Y T p fbT ?????? ??； 聚合物驅(qū)油井有桿泵充滿程度計(jì)算方法 19 ? ?01= O o wob T Y T p fD bT?? ? ?。由于是一元三次方程，所以可以選用卡爾丹公式法進(jìn)行求解將 Sy 計(jì)算得出，即： 先設(shè) 公式（ 315） ： 3y bSxa?? （ 315） 這樣做的目的是將方程歸納成為 3 0x px q? ? ? 的形式，繼而可以得到求根公式 （ 316） ： 3 3x M N?? （ 316） 式中 232 2 3q q pM ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?； 232 2 3q q pN ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?。對(duì)于方程 （ 317） ： 3 0x px q? ? ? （ 317） 根據(jù)卡爾丹公式定義 ，可將 p、 q 分別用上面已求得的 A、 B、 C、 D 來(lái)表示。根據(jù)定義可將 a、 b、 c、 d 用 A、 B、 C、 D 來(lái)表示。 23 3cbp ?? （ 318） ? ?33 9 2 727b b c dq ??? （ 319） 將 a、 b、 c、 d 帶入（ 318）、（ 319）式即可得到 （ 320）、（ 321） ： ? ? 213c A D B SA S C p Dp B D B D???? ? ? （ 320）? ? ? ?3 22212 7 3 cc A S p D C A D B SpSA D B Sq B D B D B D? ? ????? ? ????? （ 321） 從而便將已知系數(shù)聯(lián)系了起來(lái)，又根據(jù)求根公式（ 216） 可得出式子（ 322） ： 聚合物驅(qū)油井有桿泵充滿程度計(jì)算方法 20 2 3 2 3332 2 3 2 2 3q q p q q px ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? （ 322） 聯(lián)立公式（ 315）、（ 322），即可得到： 2 3 2 3332 2 3 2 2 3 3y q q p q q p A D B SS BD?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? (323) 根據(jù)泵的充滿系數(shù)的計(jì)算公式 （ 324） ： yypVSVS? ?? （ 324） 將公式（ 323）、（ 324）聯(lián)立即可得到泵充滿系數(shù) β 的值： 2 3 2 3332 2 3 2 2 3 3q q p q q p A D B SBDS??? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? （ 325） 通過(guò)上述計(jì)算便得到了在綜合考慮氣體對(duì)泵的影響、泵的結(jié)構(gòu)、原油性質(zhì)、工作參數(shù)等因素的下，泵的充滿程度的計(jì)算公式。該部分內(nèi)容將在下一章進(jìn)行討論。 計(jì)算基本參數(shù)與說(shuō)明 首先需要確定的是相關(guān)的定量參數(shù)，也就是在下面計(jì)算中不 變的參數(shù)。 沉沒(méi)壓力對(duì) 泵充滿程度的影響 表 43 充滿程度與沉沒(méi)壓力的變化關(guān)系 沉沒(méi)壓力 /Mpa Sy β 1 β 1 2 010 1 2 沉沒(méi)壓力/ M P a充滿程度常規(guī)方法新方法 圖 41 充滿程度隨沉沒(méi)壓力的變化趨勢(shì)圖 上面的 表 43即為分別用常規(guī)方法以及新方法計(jì)算出來(lái)的泵的充滿程度的大小與沉沒(méi)壓力的關(guān)系。如圖可以看出，二者皆呈上升趨勢(shì)，這說(shuō)明沉沒(méi)壓力和泵的充滿程度成聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度敏感性分析 23 正比，其主要原因是由于沉沒(méi)壓力越來(lái)越大的話，泵的閥入口處所分離出來(lái)的氣體就會(huì)越來(lái)越少，這就使得泵中的氣量變少，從而充滿程 度便逐漸增大。圖 42 為兩種方法計(jì)算出來(lái)的充滿程度隨粘度的變化曲線圖。造成用新方法計(jì)算而得到的充滿程度的值呈下降趨勢(shì)的主要原因在于當(dāng)其他工作條件以及沉沒(méi)壓力、溶解氣油比等因素不變的情況下，粘度增大，流體的摩擦阻力也會(huì)隨之而增大，從而在流體通過(guò)固定閥時(shí)造成的壓降同時(shí)增大，壓降的增大直接便會(huì)聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度敏感性分析 24 影響到氣體的溶解與分離，從而使得充滿程度逐漸減小。圖 43 為兩種方法計(jì)算出來(lái)的充滿程度隨 地面氣油比的變化曲線圖。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(lái)的 左右降到了 ，可以說(shuō)發(fā)生了非常顯著的變化。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(guò)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(méi)有完全重合而是兩條曲線十分接近。圖 44為兩種方法計(jì)算出來(lái)的充滿程度隨沖程的變化曲線圖。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。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(shuō)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(shuō)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。 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(lái)的泵的 充滿程度的大小與沖次的關(guān)系。常規(guī)方法計(jì)算得到的充滿程度類(lèi)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(wú)關(guān)，也就是在定量參數(shù)計(jì)算下得到的結(jié)果。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。同時(shí)，柱塞的運(yùn)動(dòng)速度增大，也會(huì)增大無(wú)效沖程，降低了泵的充滿程度。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(méi)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。 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。 實(shí)際產(chǎn)量公式可寫(xiě)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。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。d1 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。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 。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。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。但這幾種方法卻各有其局限性。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。目前已有油田采油廠 可以將沖次降到非常低 ，盡管還沒(méi)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(méi)有可能。 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。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(méi)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。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 。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。 （ 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(lái)考慮認(rèn)為 16次 /min1為合理的沖次?；厥走@幾個(gè)月的努力，心酸中夾帶著快樂(lè)，最終成果出來(lái)之時(shí)一種喜悅之情涌上心頭。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(guò)程中王老師盡心盡力地為我們進(jìn)行輔導(dǎo)，無(wú)論是學(xué)術(shù)技術(shù)問(wèn)題還是生活問(wèn)題，亦或是心里問(wèn)題，王老師都會(huì)非常耐心的為我指點(diǎn)，出謀劃策。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(lái)給我們進(jìn)行輔導(dǎo)。因此，在此首先要向王老師致以誠(chéng)摯的謝意。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。 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(wàn)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，