抽油泵泵效分析演示文稿

抽油泵泵效分析演示文稿當前第1頁\共有53頁\編于星期五\0點第一部分抽油泵泵效分析講述內(nèi)容：一、抽油泵簡介二、影響抽油泵泵效的因素三、提高抽油泵效的措施2當前第2頁\共有53頁\編于星期五\0點

抽油泵：又叫深井泵，是有桿泵采油的一種專用設(shè)備。抽油泵下在油井井筒中動液面以下一定深度，依靠抽油桿傳遞抽油機動力，將原油抽出地面。游梁式抽油機—抽油泵采油裝置圖1-固定閥；2-柱塞；3-油管；4-抽油桿；5-套管；6-套管三通；7-法蘭盤；8-油管三通；9-光桿密封盒；10-套管閘門；11-套壓表；12-回壓閘門；13-油壓表；14-生產(chǎn)閘門；15-懸繩器；16-驢頭；17-中軸承；18-連桿；19-曲柄；20-減速器；21-電動機；22-剎車裝置；23-配電箱抽油機抽油泵電動機井口裝置抽油桿配電箱動液面一、抽油泵簡介3當前第3頁\共有53頁\編于星期五\0點

對抽油泵要求：抽油泵下入深度從幾百米到幾千米，所抽汲的液體中常含有砂、蠟、水、氣及有腐蝕性的物質(zhì)，其工作環(huán)境惡劣，所以要求抽油泵結(jié)構(gòu)簡單，便于起下，制造泵的材料耐磨，抗腐蝕性能好，使用壽命長，加工安裝質(zhì)量高，降低使用故障率。為了適應(yīng)多種多樣的油井條件，因此設(shè)計制造的抽油泵的類型很多。我國抽油泵行業(yè)標準是SY/T5059一91《抽油泵》。抽油泵實物圖4當前第4頁\共有53頁\編于星期五\0點（一）抽油泵類型①按抽油泵的結(jié)構(gòu)和在井內(nèi)安裝的原理，抽油泵分為：管式泵和桿式泵兩種。抽油泵管式泵厚壁泵筒泵薄壁泵筒泵整體泵筒泵組合式泵筒泵桿式泵動筒式泵（底部固定）厚壁筒泵薄壁筒泵組合筒泵定筒式泵組合筒泵薄壁筒泵厚壁筒泵頂部固定泵底部固定泵頂部固定泵底部固定泵頂部固定泵底部固定泵5當前第5頁\共有53頁\編于星期五\0點②按抽油泵用途，抽油泵分為：常規(guī)泵和特種泵兩類。常規(guī)泵特種泵抽油泵抽稠泵串聯(lián)泵分軸混出泵雙作用泵抽稠防砂泵防砂泵防氣泵摻稀釋液抽稠泵液力反饋泵常規(guī)抽油泵或標準抽油泵：符合抽油泵標準設(shè)計和制造的抽油泵。特殊抽油泵或?qū)Ｓ贸橛捅茫壕哂袑ｉT用途，或具有與標準結(jié)構(gòu)或尺寸不同的抽油泵。6當前第6頁\共有53頁\編于星期五\0點

1.常規(guī)抽油泵

（1）管式泵

a.管式泵的結(jié)構(gòu)：主要由泵筒、固定閥和帶有游動閥的空心柱塞組成。

b.管式泵結(jié)構(gòu)的特點：泵筒連接在油管柱的下端，為油管柱的延續(xù)部分，固定閥安裝在泵筒下端，帶游動閥的柱塞與抽油桿柱下端連接在一起下入，在泵筒部位工作。管式泵（有襯套）結(jié)構(gòu)示意圖1-下部接箍;2-固定閥;3-襯套;4-泵筒;5-上、下游動閥;6-柱塞;7-上部接箍;8-拉桿;9-油管管式泵7當前第7頁\共有53頁\編于星期五\0點管式泵（有襯套）結(jié)構(gòu)示意圖1-下部接箍;2-固定閥;3-襯套;4-泵筒;5-上、下游動閥;6-柱塞;7-上部接箍;8-拉桿;9-油管管式泵（無襯套）結(jié)構(gòu)示意圖1-下部接箍;2-固定閥;3-上、下游動閥;4-泵筒;5-柱塞;6-上部接箍;7-拉桿;8-油管

c.類型：根據(jù)泵筒的結(jié)構(gòu)不同，可分為組合式泵筒管式泵和整體泵筒管式泵。8當前第8頁\共有53頁\編于星期五\0點

d.管式泵的特點優(yōu)點：（1）結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、價格便宜。（2）且油流通道大，在相同油管直徑下允許下入的泵徑大，因此排量大。（3）適用于產(chǎn)液量高、油井較淺、含砂較多、氣量較小的井使用。缺點：（1）檢泵和換泵時必須起出油管，修井工作量大。（2）不適用于深井。9當前第9頁\共有53頁\編于星期五\0點定筒式頂部固定桿式泵示意圖1-油管;2-支承定位密封裝置;3-柱塞;4-游動閥;5-內(nèi)工作筒;6-固定閥;7-外工作筒

（2）桿式泵

a.桿式泵的結(jié)構(gòu)：主要由泵筒、柱塞、游動閥、固定閥、泵定位密封部分及外工作筒組成。b.桿式泵的結(jié)構(gòu)特點：有內(nèi)、外兩個工作筒。使用時是把外工作筒隨油管柱下入井中，而后把裝襯套和柱塞的內(nèi)工作筒連接在抽油桿柱下端下井，并插入外工作筒中。起出時是通過抽油桿柱把內(nèi)工作筒拔出。

10當前第10頁\共有53頁\編于星期五\0點

c.桿式泵的類型（a）定筒式頂部固定桿式泵

結(jié)構(gòu)特點：泵由泵頂部的固定支承裝置將泵筒固定在油管內(nèi)的預(yù)定位置上。優(yōu)點：在柱塞運動時可將鎖緊裝置四周的砂子沖掉，防止砂卡，起泵作業(yè)容易；泵筒可繞頂部鎖緊裝置這個支點擺動，所以在斜井中下泵時，不會損壞；在固定位置深度相同的情況下，泵的沉沒度比底部固定的桿式抽油泵更大，所以更適合低產(chǎn)井和低液面井中使用；頂部固定位置使泵本身具有氣錨作用，可在含氣較多的油井中使用。定筒式頂部固定桿式泵結(jié)構(gòu)圖11當前第11頁\共有53頁\編于星期五\0點（b）定筒式底部固定桿式泵

結(jié)構(gòu)特點：泵由泵的底部鎖緊裝置將泵筒固定在油管內(nèi)的預(yù)定位置上。

優(yōu)點：泵筒不會因液柱作用而伸長、只受外壓、間隙不會增大；適合在深井中使用；泵筒可繞底部鎖緊裝置這個支點擺動，可在斜井中使用。

定筒式底部固定桿式泵結(jié)構(gòu)圖12當前第12頁\共有53頁\編于星期五\0點（c）動筒式底部固定桿式泵

結(jié)構(gòu)特點：泵的泵筒與抽油桿柱連接，并作上下運動，柱塞通過拉管及底部鎖緊裝置固定在油管內(nèi)預(yù)定位置上的支承套上。

優(yōu)點：用在含砂較多的油井中。因為工作時泵筒上下運動，不停地攪動井液，砂粒不易沉積在鎖緊裝置上產(chǎn)生卡泵，在周期開采抽油井停抽時，頂部閥球封閉閥座，油管中的砂粒不會沉積在泵內(nèi)產(chǎn)生卡泵；固定閥和出油閥都為開式閥罩，流體的局部阻力小，有利于含砂較多的井液排出。動筒式底部固定桿式泵結(jié)構(gòu)圖13當前第13頁\共有53頁\編于星期五\0點抽油泵工作原理圖a-柱塞上行b-柱塞下行

1-拉桿2-泵筒3-游動閥4-柱塞5-固定閥上死點S下死點（二）管式抽油泵工作原理14當前第14頁\共有53頁\編于星期五\0點

管式抽油泵工作原理可概括為：柱塞上行時，游動閥關(guān)，固定閥開，吸液入泵，排液出井；柱塞下行時，固定閥關(guān)，游動閥開，泵內(nèi)液體轉(zhuǎn)入油管。抽油泵工作原理圖a-柱塞上行b-柱塞下行

1-拉桿2-泵筒3-游動閥4-柱塞5-固定閥上死點S下死點15當前第15頁\共有53頁\編于星期五\0點上死點S下死點上死點下死點S

（1）相關(guān)概念

光桿沖程：抽油機驢頭上下往復(fù)運動時在光桿上的最大位移。柱塞沖程：抽油泵柱塞在井下工作時，上、下往復(fù)運動的最大位移。

沖數(shù)（沖次）：每分鐘抽油機驢頭上、下往復(fù)運動的次數(shù)。

（三）抽油泵理論排量

16當前第16頁\共有53頁\編于星期五\0點（2）理論排量公式a.體積排量抽油泵工作原理圖a-柱塞上行b-柱塞下行

1-拉桿2-泵筒3-游動閥4-柱塞5-固定閥上死點S下死點或式中Q理—泵的理論排量，m3/d；

D—抽油泵泵徑，m。

S—光桿沖程，m；

n—沖數(shù)，r/min；k—與泵徑有關(guān)的系數(shù)。17當前第17頁\共有53頁\編于星期五\0點常用抽油泵截面積AP和排量系數(shù)K泵徑，mm384344567083面積，10-4m211.3414.5215.2024.6338.4854.10K1.632.092.193.545.547.7918當前第18頁\共有53頁\編于星期五\0點

b.質(zhì)量排量

或式中Q理—泵的理論排量，t/d；

ρ液—井液的相對密度。抽油泵工作原理圖a-柱塞上行b-柱塞下行

1-拉桿2-泵筒3-游動閥4-柱塞5-固定閥上死點S下死點19當前第19頁\共有53頁\編于星期五\0點

（四）抽油泵泵效

（1）抽油泵泵效

a.抽油泵泵效：抽油井的實際產(chǎn)液量與抽油泵的理論排量的比值。計算公式：式中η—抽油泵泵效，%；

Q實—油井實際日產(chǎn)液量，t／d或m3/d；

Q理—泵的理論排量，t／d或m3/d。

20當前第20頁\共有53頁\編于星期五\0點式中

Q油—實際產(chǎn)油量，m3/d或t/d；

fw—含水率，%。b.實際產(chǎn)液量：c.實際產(chǎn)油量：21當前第21頁\共有53頁\編于星期五\0點【課堂練習】練習1：某抽油機井使用抽油泵D=38mm，沖程S=3m，沖數(shù)n=6r/min，求該井的理論排量？（29.4m3/d）練習2：某抽油機井使用抽油泵D=56mm，沖程S=1.8m，沖數(shù)n=10r/min，井液相對密度ρow=0.9，求該井的理論排量？（57.43t/d）練習3：某抽油機井抽油泵D=38mm，沖程S=3m，沖數(shù)n=6r/min，日產(chǎn)液量為15.6m3/d，求該井泵效？(53.06%)練習4：某抽油機井下D=56mm的抽油泵，沖程S=2.4m，沖數(shù)n=9r/min，日產(chǎn)液量為37t/d，液體相對密度ρow=0.9，原油含水為63%，求泵效和日產(chǎn)油量？（50.8%，12.95t）22當前第22頁\共有53頁\編于星期五\0點抽油泵泵效的高低反映了泵性能的好壞及抽油參數(shù)的選擇是否合適等。

影響抽油泵泵效的因素歸納起來有以下四個方面：1.抽油參數(shù)的影響2.設(shè)備因素的影響3.地質(zhì)因素的影響4.其他因素的影響二、影響抽油泵泵效的因素

23當前第23頁\共有53頁\編于星期五\0點1.工作參數(shù)的影響如果抽油泵的抽油參數(shù)選擇不當，會降低泵效。（1）抽油參數(shù)過大的影響抽汲參數(shù)增大→理論排量增大。分析：如果抽油泵的理論排量遠遠大于油層供液能力，造成供液不足，泵效自然很低。24當前第24頁\共有53頁\編于星期五\0點（2）柱塞移動速度的影響

概念：柱塞移動速度，即2Sn。

分析：當S或n提高到一定程度后，使υ柱＞υ液，特別是當hs較小時，結(jié)果：

①原油來不及充滿柱塞所讓出的空間，泵的充滿系數(shù)減小，使泵效下降。

②產(chǎn)生沖擊載荷，促使抽油桿更快的損壞。抽油泵工作原理圖

25當前第25頁\共有53頁\編于星期五\0點（3）沉沒度的影響

①相關(guān)概念

a.動液面動液面深度，Lf動液面高度，Hfb.靜液面靜液面深度，Ls靜液面高度，Hsc.沉沒度，hs→Ps靜液面、動液面、沉沒度的位置圖動液面靜液面沉沒度26當前第26頁\共有53頁\編于星期五\0點

②分析：從液體流動的阻力看，抽油泵的沉沒度受液體粘度、泵的結(jié)構(gòu)尺寸影響很大。在油井生產(chǎn)時，由于hs確定不合理（過?。?，出現(xiàn)泵不能及時被液體充滿的現(xiàn)象，使泵的充滿系數(shù)降低，導(dǎo)致泵效降低。靜液面、動液面、沉沒度的位置圖動液面27當前第27頁\共有53頁\編于星期五\0點（4）泵掛深度影響

結(jié)論：泵掛深度過大使沖程損失過大，泵效降低。

沖程損失：光桿沖程與柱塞沖程之差。

形成沖程損失原因：由于上、下沖程過程中桿、管承受交變載荷而產(chǎn)生彈性伸縮，使柱塞沖程小于光桿沖程，從而減少了柱塞所讓出的體積，使泵效降低。SPS28當前第28頁\共有53頁\編于星期五\0點

a.過程分析：當驢頭從下死點開始上行時，抽油桿柱因增載而伸長，油管柱因卸載而縮短。當驢頭從上死點開始下行時，油管柱因增載而伸長，抽油桿柱因卸載而縮短。在上或下沖程開始后，只有當光桿位移一段距離以后，柱塞才會與光桿同步位移。①靜載荷對柱塞沖程的影響29當前第29頁\共有53頁\編于星期五\0點

b.結(jié)論：靜載荷減少沖程，減少量為λ。抽油桿柱和油管柱彈性伸縮示意圖30當前第30頁\共有53頁\編于星期五\0點

c.計算公式：引起桿柱和管柱變形的力為上、下沖程載荷之差WL′。（a）單級抽油桿柱與油管柱的變形如下：抽油桿柱變形為：油管柱變形為：沖程損失為：或31當前第31頁\共有53頁\編于星期五\0點式中λ--沖程損失，m；

λr，λt--抽油桿柱、油管柱的彈性變形，m；WL′--相當于柱塞截面積以上的液柱重力，N；

E--鋼的彈性模數(shù)，2.1×105MPa；

AG--抽油桿柱截面積，m2；

At--油管金屬截面積，m2；

L--抽油桿柱總長度（泵掛深度），m。

32當前第32頁\共有53頁\編于星期五\0點（b）多級抽油桿柱與油管柱的變形如下：以二級為例：

d.分析：L↑→WL′↑、λ↑→η↓。式中L1，L2--每級抽油桿柱的長度，m；

AG1，AG2--每級抽油桿柱截面積，m2。33當前第33頁\共有53頁\編于星期五\0點

②慣性載荷對柱塞沖程的影響

a.過程分析：在驢頭上行到上死點時，抽油桿柱在慣性力作用下會帶著柱塞仍繼續(xù)上行，使柱塞比在靜載變形時向上多移動一段距離λ′。在驢頭下行到下死點時，抽油桿柱在慣性力作用下會帶著柱塞仍繼續(xù)下行，使柱塞比在靜載變形時向下多移動一段距離λ″。

b.結(jié)論：慣性載荷增加沖程，增加量為λi。34當前第34頁\共有53頁\編于星期五\0點或c.計算公式：式中S--光桿沖程，m；n—沖數(shù)，r/min；λi--由于慣性載荷作用使柱塞沖程增加值，m；

λ′，λ″--抽油桿柱在上下沖程中的慣性載荷使柱塞沖程增加值，m。③總結(jié)論：通過分析，靜載荷與慣性載荷對柱塞沖程的影響：35當前第35頁\共有53頁\編于星期五\0點【例題1】某抽油井使用泵CYB56，下泵深度L=1000m，抽汲液體的密度ρow=901kg/m3，采用CYG19單級抽油桿，采用φ62mm平式油管，光桿沖程S=1.8m，求沖程損失和因靜載荷而使泵效降低值？【例題2】某抽油井使用泵CYB56，下泵深度L=1000m，抽汲液體的密度ρow=901kg/m3，采用CYG19單級抽油桿，采用φ62mm平式油管，光桿沖程S=1.8m，求沖程損失和因靜載荷而使泵效降低值？（已知CYG19抽油桿AG=2.85cm2，φ62mm平式油管At=11.9cm2）？【課堂練習】36當前第36頁\共有53頁\編于星期五\0點例題3：某抽油機井選用CYB38桿式泵，下泵深度L=1400m，采用φ62mm平式油管，該井使用二級抽油桿柱，即由CYG22抽油桿580m和CYG19抽油桿820m組成，井內(nèi)液體密度860kg/m3，光桿沖程S=1.8m，試計算沖程損失和對泵效的影響？（取g=10m/s2）【課堂練習】37當前第37頁\共有53頁\編于星期五\0點

2.設(shè)備因素的影響（1）泵的制造質(zhì)量。（2）泵的安裝質(zhì)量。（3）襯套與柱塞間隙配合選擇不當，或閥球與閥座不嚴等都會使泵效降低。ab抽油泵結(jié)構(gòu)示意圖a-管式泵b-桿式泵1-油管；2-錐形鎖扣；3-活塞；4-游動閥；5-工作筒；6-固定閥7-內(nèi)工作筒；8-外工作筒38當前第38頁\共有53頁\編于星期五\0點

3.地質(zhì)因素的影響（1）油井出砂

a.帶砂子油流沖刷閥球及閥座，破壞泵閥正常工作。

b.出砂對抽油泵柱塞和襯套有磨損，增加了漏失量。

c.嚴重時泵閥砂卡或砂埋。（2）油井結(jié)蠟

a.蠟沉積在泵閥上造成油流通道減小，使閥關(guān)閉不嚴，造成漏失。

b.泵入口處及泵內(nèi)結(jié)蠟，使油流阻力增大，泵充不滿。

c.嚴重時造成蠟卡。抽油井管柱示意圖39當前第39頁\共有53頁\編于星期五\0點（3）原油粘度高

a.油流阻力大，固定閥和游動閥不易打開和關(guān)閉。

b.抽油桿不易下行，影響泵的沖程。

c.油流進泵阻力大，降低泵的充滿系數(shù)，使泵效降低。（4）井內(nèi)液體含有腐蝕性物質(zhì)

a.腐蝕閥球及閥座，造成漏失。

b.腐蝕使閥的材料變脆，易毀壞。

c.腐蝕油管及抽油桿，使油管漏失、抽油桿斷脫。抽油井管柱示意圖40當前第40頁\共有53頁\編于星期五\0點氣體對充滿程度影響（5）氣體的影響

a.相關(guān)概念：

防沖距：當柱塞達到下死點時，為防止兩閥相撞，而上提一段距離。

余隙容積：當柱塞在下死點時，游動閥與固定閥之間的泵筒容積。

氣鎖：大量氣體進入泵內(nèi)后，柱塞在上、下沖程中僅對泵內(nèi)氣體起壓縮和膨脹作用，固定閥打不開，油不能進泵，出現(xiàn)抽不出油來的現(xiàn)象。41當前第41頁\共有53頁\編于星期五\0點b.分析：

（a）在抽汲過程中是氣和液兩相同時進泵。由于氣體進泵，占據(jù)泵筒中部分容積，降低了泵中液體的充滿程度而使泵效降低。氣體影響嚴重時，甚至可能形成泵的“氣鎖”。（b）抽油井在正常生產(chǎn)時，抽油泵余隙容積的存在。由于余隙容積的存在，減少了進油過程中進入泵筒內(nèi)的油量，而使泵效降低。氣體對充滿程度影響42當前第42頁\共有53頁\編于星期五\0點

4.其他因素的影響（1）油管漏的影響當油管有漏失時，即泵本身工作良好，充滿系數(shù)高，也會使泵效降低。（2）磁化現(xiàn)象的影響抽油井管柱示意圖43當前第43頁\共有53頁\編于星期五\0點（3）井身彎曲的影響

a.桿、管摩擦，落下的金屬碎屑墊住閥球造成漏失。

b.偏磨使柱塞與襯套一邊間隙增大，增大漏失量。

c.造成接箍磨壞，抽油桿斷或油管磨穿。

抽油機井防偏磨示意圖44當前第44頁\共有53頁\編于星期五\0點三、提高抽油泵效的措施

1.提高油層供液能力主要是提高和保持油層壓力，采用進攻性的增產(chǎn)增注措施，來提高油層的供液能力。

2.合理選擇抽油泵，提高泵的質(zhì)量（檢修），保證泵的配合間隙及閥不漏（1）選擇泵型：選擇依據(jù)：根據(jù)原油產(chǎn)量、含砂、含水、氣油比、下泵深度及抽油機型號等因素來決定。選擇原則：

（2）選定泵徑：選擇依據(jù)：在抽油機負荷允許的范圍內(nèi)選定泵徑，主要是根據(jù)產(chǎn)量大小及泵徑、沖程、沖數(shù)的關(guān)系來確定。選擇原則：45當前第45頁\共有53頁\編于星期五\0點（3）選擇抽油泵的間隙：選擇依據(jù)：要考慮漏失量、泵的機械磨損情況。泵的間隙大小要根據(jù)井中原油粘度、井溫、含砂量等資料來選。選擇原則：抽油泵的間隙等級表等級間隙，μm應(yīng)用條件一級20~70用在原油粘度小，含氣、含砂少，下泵深度大的井中二級70~120用在原油粘度不大，含氣、含砂不多的中深井中三級120~170用在原油粘度大，含氣、含砂、含水多的淺井中46當前第46頁\共有53頁\編于星期五\0點

3.合理選擇抽油井工作參數(shù)（工作方式）抽油井設(shè)備選定后，在保證產(chǎn)量的前提下，應(yīng)以獲得最高的泵效為基本出發(fā)點來調(diào)整抽汲參數(shù)。確定選擇抽汲參數(shù)組合的一般原則：（1）對于粘度不太大的常規(guī)抽油機井，在確定泵徑、沖程、沖數(shù)的配合時，一般應(yīng)堅持長沖程、慢沖數(shù)、小泵徑的原則。（2）對于原油比較稠的油井，在確定泵徑、沖程、沖數(shù)的配合時，一般應(yīng)堅持