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泵效計(jì)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： （3-78） 一、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)： （3-79） 式中 上沖程活塞讓出容積； 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 表示余隙容積， 表示活塞在上死點(diǎn)時泵內(nèi)的液體體積， 表示泵內(nèi)氣體的體積，令 稱泵內(nèi)氣液比，令 稱余隙容積比，將 和R ,K代入式（3-79）得： （3-80） 分析式（3-80）可得出以下結(jié)論： （1）K值越小， 值就越大。而減小余隙容積 和增大活塞沖程以增大 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）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(jì)算： （3-81） 式中 地面生產(chǎn)氣油比； 泵吸入口處的溶解氣油比； 沉沒壓力，MPa； 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 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 ，油管柱縮短了 ，懸點(diǎn)向上移動了 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。活塞的有效沖程為 ，光桿沖程有效率為： （3-82） 同理可以分析在下沖程中，由于轉(zhuǎn)移載荷 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 ，懸點(diǎn)向下移動了 一段距離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，2.061011Pa； 油管的金屬截面積， ，m2； D、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(jì)算后相加，以二級組合桿柱為例： (3-84) 式中 、 分別為各級抽油桿柱的截面積，m2； L1、 L2分別為各級抽油桿柱的長度，m。 由計(jì)算 的公式可以看出：沖程損失與轉(zhuǎn)移載荷 成正比，即泵徑越大，活塞截面積越大，沖程損失越大，當(dāng)泵徑超過一定的限度（引起的 ）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 (3-85) 考慮慣性載荷后的活塞沖程為： （3-86） 2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(jì)算： （3-87） 式中 D泵徑，m； 抽汲液體的體積系數(shù)； 沖程有效率； 泵的充滿系數(shù)； 泵的理論排量，m3/d； e活塞與襯套之間的間隙，m； 活塞兩端的液柱壓差，m； 活塞長度，m； 液體的運(yùn)動粘度，m2/s； 活塞運(yùn)動速度，m/s。 （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： （3-88） 式中 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)。 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，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離器。 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套管；7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 ,用在稠油井中的液壓反饋抽稠泵