人工舉升理論3

人工舉升理論石油大學吳曉東第三講有桿泵采油

有桿泵采油包括游梁式有桿泵采油和地面驅動螺桿泵采油兩種方法。游梁式有桿泵采油方法以其結構簡單、適應性強和壽命長等特點，成為目前最主要的機械采油方法。

抽油機井設備

“三抽”設備：抽油機抽油桿抽油泵圖3－1有桿泵采油井的系統(tǒng)組成1一吸入閥；2一泵筒；3一活塞；4一排出閥；5一抽油桿；6一油管；7－套管；8一三通;；9一密封盒；10一驢頭；11一游梁；12一連桿；13一曲柄；14一減速箱；15一動力機(電動機)抽油機

圖3－2常規(guī)型游梁式抽油機結構示意圖1一剎車裝置；2一動力機；3一減速箱皮帶；4一減速箱；5一輸入軸；6一中間軸；7一輸出軸；8一曲柄；9一連桿軸；10一支架；11一曲柄平衡塊；12一連桿；13一橫梁軸；14一橫梁；15一游梁平衡塊；16一游梁；17一支架軸；18一驢頭；19一懸繩器；20一底座抽油桿

普通抽油桿玻璃纖維抽油桿空心抽油桿連續(xù)桿鋼絲繩桿不銹鋼桿非金屬帶狀桿抽油泵

圖3－3抽油泵結構示意圖管式泵；(b)桿式泵1一油管；2一鎖緊卡；3一活塞；4一游動閥；5一工作筒；6一固定閥抽油機井故障診斷技術當人們認識到地面示功圖診斷的缺陷后，就試圖直接或間接繪出抽油泵示功圖美國吉而伯特和薩金特于1936年發(fā)明井下動力儀，可以直接獲得泵示功圖1966年美國S.G.吉布思和A.B.內(nèi)利研究出診斷分析技術波動方程S.G.吉布思建立了抽油桿系的一維帶阻尼波動方程，并用分離變量法求得其截斷的付立葉級數(shù)近似解邊界條件就應用地面示功圖的載荷一時間曲線和位移一時間曲線用該方法可以給出井下任意截面和泵的示功圖診斷模型及付氏級數(shù)解

吉布思建立了帶阻尼一維波動方程：定解條件圖3－6光桿載荷與時間關系曲線圖3－7

光桿位移與時間關系曲線邊界條件數(shù)據(jù)傅立葉系數(shù)將曲線離散化圖3－8

光桿位移與θ關系曲線圖3－9光桿動載荷與θ關系曲線傅氏級數(shù)解

應用分離變量法，解的乘積形式為Z（x）和T（t）分別僅為x和t的函數(shù)傅氏級數(shù)解傅氏級數(shù)解因為傅氏級數(shù)解令：傅氏級數(shù)解我們稱λn為為方程（d）的本征值。當n=0時，λ0==0，方程成為解為：傅氏級數(shù)解的解為諧波方程：式中φn和Θn是復常數(shù)傅氏級數(shù)解則方程的解為：

傅氏級數(shù)解傅氏級數(shù)解傅氏級數(shù)解有限差分解傅氏級數(shù)解存在的問題是，由于傅氏系數(shù)數(shù)目太低就不能保證精度，因此計算時間較長。此外，傅氏級數(shù)法將使地面示功圖平滑化?？梢杂门_勞級數(shù)推導出波動方程的有限差分解。設驢頭下死點為x坐標原點，向下為正。有限差分解診斷模型的有限差分解圖3-10有限差分格式邊界條件邊界條件圖3-11差分出現(xiàn)的三角形采取補格的辦法求出全部未知點

圖3-12采用補格辦法求出全部未知點收斂條件阻尼系數(shù)的確定

在進行有桿抽油井動力方程的計算時，一個重要的工作就是阻尼系數(shù)v的確定。抽油機井筒內(nèi)的阻尼力主要有抽油桿柱、接箍與液體之間的粘滯性阻尼力；桿柱及接箍與油管之間的非粘滯性摩擦力；光桿與盤根之間的摩擦力；泵柱塞與泵筒之間的摩擦損失；泵閥和閥座內(nèi)孔的流體壓力損失以及桿柱材料的遲滯損失等。S.G.吉布思阻尼系數(shù)S.G.吉布思阻尼系數(shù)圖3－13光桿速度與無量綱阻尼因子的關系根據(jù)光桿功率與水力