抽油机井参数的分析
? 图1-l0中各条曲线的意义分别是:由 ABCD构成的平行四 边形就是理论示功图,纵坐标为悬点载荷,横坐标为冲程。
? AB线段为增载线,即驴头从下死点 (A)开始上行,游动阀关
闭,活塞以上油管内液柱重 Wl和杆重Wr都作用于驴头悬点 上,并使杆(变长)、管(减载荷缩短)发生弹性变形,直到B点
极限,活塞并没有跟着光杆发生位移,而这一段变形量就称
? W/r=fr (ρ杆一ρ)gL ? (4)悬点的静载荷 由上分析可知,
? 上冲程时悬点的静载荷
? P上=Wr+Wl =frρ杆gL+(F一fr)ρgL
? =fr (ρ杆一ρ)gL + FρgL
?
=W/r+W
/ l
? 下冲程时悬点的静载荷
? P下=W/r
二、抽油机井理论示功图 (又称为静力示功图)
? CD线段为卸载线,即驴头开始下行,游动阀 仍处于关闭状态,但固定阀开始关闭。此时悬 点载荷在变小,杆管与前一过程发生相反的弹 性变形,直至 D点活塞并没有跟着杆一起下行, 其冲程损失也是λ= (λr+λt)。
? DA线段为下载荷线,即杆管弹性变形结束, 载荷降至最小 (Wr /),活塞开始跟光杆同步下 行至下死点 A,此过程中固定阀关闭,游动阀 打开,油管进液,此过程为下冲程的有效冲程。
? 图1-10中AC为光杆冲程, AD为活塞冲程。
三.实测示功图
? 实测示功图是由专 门测试仪器在抽油 机井口悬绳器处测 得,如图 1-l2所示。 是由测试记录笔画 的不规则的封闭曲 ABCD和预先设定的 基线 (S) 组成,纵坐 标方向表示驴头悬 点载荷的大小。横 坐标表示悬点的相 对位移。
图1-12 抽油机井实测示功图
? 1)假设泵、管没有漏失,泵正常工作;
? 2)油层供液能力充足,泵充满程度良好;
? 3)不考虑动载荷的影响;
? 4)不考虑砂、蜡、稠油的影响;
? 5)不考虑油井连抽带喷;
? 6)认为进入泵的液体是不可压缩的,阀是瞬时 开闭的。
? 这样抽油机井驴头悬点光杆处载荷与位移的关 系建立在直角坐标系的图形就称为理论示功图, 如图1-10所示。
? 抽油机井实测示功图对抽油机井的日常管理和抽 油状况分析是相当重要的,生产现场可对实测的 示功图与该井的理论示功图进行对比分析。
把理论示功图绘制在实测示功图上的 方法
(1-)以实测示功图的基线 (冲程线)为横坐标,在基 线的左端作纵坐标表示载荷线 (光杆载荷);
? (算2)公根式据见油上井述抽。吸然参后数再计由算测出试W仪/r器和W(/动l的力值仪,)计的 力比计算出 W/r和W/l在示功图上的值;
图1-13 考虑惯性和振动后的理论示功图
4、驴头悬点最大载荷、最小载荷的计算
? 根据抽油机运动的特点,抽油机在上下冲程中悬点载 荷是不同的,上冲程时为最大载荷,下冲程时为最小 载荷。在忽略摩擦载荷和振动载荷的条件下,其计算 公式如下:
有杆抽油设备
第四节 抽油机井参数的分析与计算
第三节 抽油机井参数的分析与计算
一、抽油机悬点载荷及其计算 抽油机工作时驴头悬点始终承受着上下往
复变化载荷,如图1-9所示。
1.计算悬点最大和最 小载荷的一机工作时,上、下冲程中 悬点载荷的组成是不同的。最大载 荷发生在上冲程中,最小载荷发生 在下冲程中,其值分别如下:
实测最大载荷和最小载荷
? 由图形中最高、最低位置 B、D点量出高度,再 由测试仪的 力比(实际值与图上数值的比 )就可以 计算出本井悬点实测最大载荷和最小载荷。
? 由图形中 A点到 C点横向 (水平 )量出其长度,再 由测试仪的 减程比 (实际长度值与图上数值的比 ) 就可以计算出本井光杆的最大冲程。
为冲程损失入,包括杆损λ 并没有打开,直到B点。
r,和管损λ t ,此过程中固定阀
? BC线段为上载荷线,即杆管弹性变形结束,载荷增至最大 (W上=Wr / +W1 /),活塞开始跟光杆同步上行至上死点C, 此过程中固定阀打开,泵筒进油(液),井口排液,此过程为
上冲的有效冲程;到达C点后,上冲程完毕,开始下冲程。
? 抽油机井理论示功 图是描绘抽油机井 驴头悬点载荷与光 杆位移的关系曲线, 它是解释前面介绍 的抽油泵 ( 深井泵 )
抽吸状况最有效的 手段,其基础是理 论示功图。
图1-10 抽油机井理论示功图
1.理论示功图
? 理论示功图是在一定理想条件下绘制出来的, 主要是用来与实测示功图进行对比分析,以此 来判断深井泵的工作状况。其理想条件为:
? Pmax=Wr+W1+Iu+Phu+Fu+Pv ? Pmin=W/r-Id+Phd-Fd一Pv ? 如前所述,在下泵深度及沉没度不
很大、井口回压及冲数不甚高的稀 油直井内,在计算最大和最小载荷 时液,柱通惯常性可载以荷忽。略Pv、Fu、、Ph及
图1-9 抽油机井示意图
2.静载荷:
? 以物理学分析的方法,这种交变载荷可分为静 载荷、动载荷、摩擦载荷,而理论和现场实践 都已证明摩擦载荷与静载荷、动载荷相比可以 忽略不计,所以这里首先重点介绍静载荷。
(1)静载荷的变化规律分析
由此,悬点的有效冲程 即柱塞工作冲程:
Sp=S-(λr+λt)=S一λ
式中 λ——冲程损失。
λ值可以根据虎克定律 来计算:
注意,抽油杆柱和油管 柱的自重伸长在泵工作 的整个过程中是不变的, 因此,它们不会影响柱 塞冲程。
图1-11 抽油杆和油管弹性伸缩示意图
2、理论示功图的分析
? (3)冲程损失的计算:计算公式见前述。由于其 计算较复杂,现场多数不进行具体数值计算, 实际上也不影响分析;
? (4)根据W/r和W/l在示功图上的数值大小,画在 实测示功图上,其横向长短与基线相同,如图 11中的虚线 A/D/与B'C/。
3.考虑惯性载荷和振动载荷后 的理论示功图
? 在实际计算惯性 载荷时,通常只 计算其最大值。 其经验计算公式 为: ? Imax=WrSn2/1440
? 是指不随运动变化的载荷。由图 9可知,抽油 机上行(上冲程)时,游动阀是关闭的,悬点 (光 杆)所受静载荷为 (抽油杆重、活塞截面以上的 液柱重 )
静载荷的计算
? (1)抽油杆(柱)重: Wr=frρ杆gL ? (2)活塞上的液柱载荷: Wl=(F一fr)ρgL ? (3)在液体中抽油杆 (柱)重: