采油工程——泵效計算與分析

1、第三章有桿泵采油第四節(jié) 泵效計算與分析泵效：油井日產(chǎn)液量與泵的理論排量的比值稱為泵效。用公式表示為:Qt(3-78)、影響泵效的因素（一）地質(zhì)因素1 .油井出砂:2 .氣體的影響:充滿系數(shù):ViVP(3-79)式中 Vp 上沖程活塞讓出容積;V1 每沖次吸入泵內(nèi)的液體體積；如圖 3-41所示圖3-41氣體對泵充滿程度的影響圖3-41中Vs表示余隙容積，Vi表示活塞在上死點(diǎn)時泵內(nèi)的液體體積，Vg表示泵 內(nèi)氣體的體積，令 R Vg/Vi稱泵內(nèi)氣液比，令 K Vs/Vp稱余隙容積比，將Vl Vl VS 和 R ,K 代入式(3-79)得:(3-80)1 KR1 R分析式（3-80）可得出以下結(jié)論:1

2、 1) K值越小， 值就越大。而減小余隙容積Vs和增大活塞沖程以增大Vp都可以減小K值。因此在生產(chǎn)中應(yīng)使用長沖程和在保證活塞不碰固定閥的前提 下，應(yīng)盡量減小防沖距以減小余隙。2 2) R越小， 值就越大，因此為增加泵效，應(yīng)盡量減少進(jìn)泵的氣體。進(jìn)泵氣液比可用下式計算：(Rp Rs)(1 fw)Ps0.1(3-81)式中 Rp 地面生產(chǎn)氣油比；Rs泵吸入口處的溶解氣油比;Ps沉沒壓力，MPa；fw 油井含水體積分?jǐn)?shù)；3 .油井結(jié)蠟：由于活塞上行時，泵內(nèi)壓力降低，在泵的入口處及泵內(nèi)極易 結(jié)蠟，使油流進(jìn)泵阻力增大，影響泵效。4 .原油粘度高：由于油稠，油流進(jìn)泵阻力大，固定閥和游動閥不易打開和 關(guān)閉，抽

3、油桿下行阻力大，影響泵的沖程，降低泵的充滿系數(shù)，使泵效降低。5 .原油中含腐蝕性物質(zhì)，如硫化物、酸性水，腐蝕泵的部件，引起漏失降 低泵效。(二)設(shè)備因素1.活塞的有效沖程：1 )靜載荷作用下的沖程損失及活塞有效沖程如圖3-42 ,由于轉(zhuǎn)移載荷W1上沖程從油管柱上轉(zhuǎn)移到抽油桿柱上使抽油桿柱伸長了r ,油管柱縮短了 t ,懸點(diǎn)向上移動了t 一段距離后活塞和泵筒才有相對位移，懸點(diǎn)無效的沖程稱為沖程損失?；钊挠行_程為 sP s ,光桿沖程有效率為：(3-82)SpS同理可以分析在下沖程中，由于轉(zhuǎn)移載荷W1從抽油桿上轉(zhuǎn)移到油管上，使抽油桿柱縮短了 .，油管柱深長了 t ,懸點(diǎn)向下移動了rt 一段距離

4、后活塞和泵筒才有相對位移，下沖程的沖程損失和活塞有效沖程與上沖程相同，如圖 3-40所示。(3-83)式中 L抽油桿柱的總長度，m；E 鋼的彈性模量，2.06X 1011Pa；ft 油管的金屬截面積，ft (D2 d2) , m2;4D、d分別是油管的外徑和內(nèi)徑，m；其它符號同前。如果用多級抽油桿柱，抽油桿的變形要分段計算后相加，以二級組合桿柱為例:Wl, LiL2L(E frif2ft(3-84)式中 如、f.2 分別為各級抽油桿柱的截面積，m2；Li、 L2 分別為各級抽油桿柱的長度，m。由計算 的公式可以看出：沖程損失與轉(zhuǎn)移載荷Wl fpL lg成正比，即泵徑越大，活塞截面積越大，沖程損

5、失越大，當(dāng)泵徑超過一定的限度（引起的s/2）之后，再增大泵徑，不但不會增加產(chǎn)量，而且產(chǎn)量會減小。同時，沖程損失還與抽油桿柱長度成正比， 抽油桿柱越長，沖程損失越大。因而在深井 中為了提高泵效和產(chǎn)量，常用的方法是用小泵深抽。2）考慮慣性載荷后的活塞有效沖程與僅考慮靜載變形相比，慣性載荷作用使活塞沖程增加了i2Wrsn L2 1790 frEWrsn2L2 1790frEWr sn2L1790frE(3-85)考慮慣性載荷后的活塞沖程為:sPs i s(1Wrn L )(3-86)1790 fr E2.泵的制造質(zhì)量，安裝質(zhì)量的影響對于泵的正常間隙漏失影響下的泵效可用下式計算:Bl ( De3g H

6、Qt 12 l(3-87)式中 D泵徑，m；Bi抽汲液體的體積系數(shù);沖程有效率;泵的充滿系數(shù)；Qt泵的理論排量，m3/d;e活塞與襯套之間的間隙，m;H 活塞兩端的液柱壓差，m；l活塞長度，m； 液體的運(yùn)動粘度，m2/s；p 活塞運(yùn)動速度，m/so(三)工作方式的影響抽汲參數(shù)選擇不合理也會降低泵效： 參數(shù)太大，造成供液不足，液體充不滿 泵筒影響泵效。泵掛太深，使沖程損失過大降低泵效考慮以上各種因素后的理論泵效為：i b(3-88)，、,1式中 b 考慮原油在地下和地面體積的差別的系數(shù)，為體積系數(shù)的倒數(shù)。Bi二、提高泵效的措施(一)地層方面的措施1 .對于注水開發(fā)的油田，加強(qiáng)注水，保持油層能量高

7、，井中液面高，是保 證油井高產(chǎn)量、高泵效生產(chǎn)的根本措施。井中液面高，沉沒壓力高，一方面增大 了原油進(jìn)泵的動力，另一方面，沉沒壓力高于飽和壓力，可防止原油脫氣，減輕 氣體影響，增大泵的充滿系數(shù)。2 .采取有效的防砂措施，減輕砂粒對泵的磨損，減輕漏失的影響。另外如 果砂子在井中沉積，掩埋油層，會增大油流入井阻力降低液面，也會降低泵效。(二)井筒方面措施1 .選擇合理的工作方式選擇抽汲參數(shù)組合的一般原則是：(1)對于粘度不太大的常規(guī)抽油機(jī)井應(yīng)選用大沖程、小沖數(shù)和較小泵徑， 這樣既可減小氣體影響，又可減小懸點(diǎn)的交變載荷。(2)對于原油比較稠的井，一般選用大沖程、大泵經(jīng)、小沖數(shù)，可以減小原油經(jīng)過閥座孔的

8、阻力和原油與桿柱與管柱之間的阻力。(3)對于連噴帶抽的井，則采用大沖程、大沖數(shù)、大泵經(jīng)，快速抽汲可增 大對井的誘噴能力。2 .確定合理的下泵深度和合理的沉沒度能使乘積最大的下泵深度和沉沒度，即是合理的下泵深度和合理的沉沒度。3 .使用油管錨減小沖程損失用油管錨或封隔器將油管下端固定，則可消除油管的彈性伸縮，減小沖程損 失。深井中將油管下端錨定還可消除由于內(nèi)壓引起的油管螺旋彎曲， 減小沖程損 失。4 .采用井下油氣分離和井口放套管氣裝置減輕氣體影響如圖3-43所示的是利用“回流效應(yīng)”的簡單氣錨和帶封隔器的井下油氣分b圖3-43井下氣液分離裝置1 孔眼；2吸入管；3外管；4中心管；5外筒；6一套管；7一封隔器(三)設(shè)備方面和管理方面的措施1 .改善泵的結(jié)構(gòu)提高泵效針對油井出砂、結(jié)蠟、油稠的特殊情況，石油科研人員研制了許多特殊抽油 泵。如用在出砂井的防砂卡抽油泵，用在含氣多的井中的環(huán)閥式防氣抽油泵，用