采油工程第三章有桿泵采油湯

采油工程第三章有桿泵采油湯第一頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六有桿泵采油典型特點(diǎn)：(1)常規(guī)有桿泵采油：抽油機(jī)懸點(diǎn)的往復(fù)運(yùn)動通過抽油桿傳遞給井下柱塞泵。(2)地面驅(qū)動螺桿泵采油：井口驅(qū)動頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過抽油桿傳遞給井下螺桿泵。有桿泵采油分類：地面能量通過抽油桿、抽油泵傳遞給井下流體。第二頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六常規(guī)有桿泵采油是目前我國應(yīng)用最廣泛的采油方式，我國機(jī)械采油井占總井?dāng)?shù)的90%以上，其中有桿泵占機(jī)采井的90%以上。全國產(chǎn)液量的60％、產(chǎn)油量的75%靠有桿抽油采出。本章主要講授礦場普遍采用的游梁式抽油機(jī)井有桿泵采油。即：常規(guī)有桿泵采油第三頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六

螺桿泵是一種新型的機(jī)械采油設(shè)備。蘇聯(lián)于1973年首先研制成功采油用井下單螺桿泵，之后，美國、加拿大、法國等一些國家也相繼研制和應(yīng)用了螺桿泵采油。我國從1986年開始引進(jìn)和使用螺桿泵采油。螺桿泵采油，就其驅(qū)動方式來講，可分為地面驅(qū)動和井下驅(qū)動兩類。目前廣泛應(yīng)用的是地面驅(qū)動單螺桿泵。采油方法－螺桿泵采油第四頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六（一）系統(tǒng)組成

螺桿泵主要由地面驅(qū)動和井下泵兩部分組成。驅(qū)動部分由防爆電機(jī)、皮帶輪、減速箱和光桿密封器組成。井下泵由接頭、轉(zhuǎn)子、定子、定位襯套和扶正器等組成。采油方法－螺桿泵采油第五頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六（二）工作原理（略）采油方法－螺桿泵采油（三）特點(diǎn)1）結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，有利于海上平臺和叢式井組采油；2）只有一個運(yùn)動件（轉(zhuǎn)子），適合稠油井和出砂井應(yīng)用；3）閥內(nèi)無閥件和復(fù)雜的流道，水力損失??；4）泵實際揚(yáng)程受液體粘度影響大，粘度上升，泵揚(yáng)程下降較大。第六頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六（四）國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀1）螺桿泵采油技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域比較寬廣，不僅在高粘、含氣、含砂的油井上得到應(yīng)用，而且在高含水、海上油井上也得到了應(yīng)用。在發(fā)揮螺桿泵解決高粘度、高含氣、高含砂油井井液抽汲難的優(yōu)越性的同時，配合各種防砂措施和電加熱空心抽油桿，使螺桿泵的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬。2）通過開發(fā)一系列專用配套裝置，解決了驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)控、管柱防脫與扶正、桿柱防脫與扶正、泵與抽油桿的對接、抽空保護(hù)、清防蠟解堵、工況診斷等技術(shù)難題。采油方法－螺桿泵采油第七頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六（四）國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀3）通過研究螺桿泵系統(tǒng)所受作用力和力矩，建立了描述系統(tǒng)工作狀況的數(shù)學(xué)模型，為螺桿泵采油系統(tǒng)的分析診斷奠定了基礎(chǔ)。4）通過開展螺桿泵工況診斷和優(yōu)化技術(shù)的研究，可以幫助人們正確判斷油井工作狀況，提供地面驅(qū)動系統(tǒng)、井筒內(nèi)桿柱設(shè)計和泵型等方面的優(yōu)化設(shè)計方案，提出調(diào)參的依據(jù)。采油方法－螺桿泵采油第八頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六（五）發(fā)展趨勢1）為提高排量和揚(yáng)程，國外各公司在單螺桿泵結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時，積極研究多頭螺桿泵。2）為提高螺桿泵的綜合性能和使用壽命，國外各公司在優(yōu)化定子橡膠的配方和增強(qiáng)轉(zhuǎn)子的耐磨、抗腐蝕的同時，還探索使用金屬定子、非金屬轉(zhuǎn)子。采油方法－螺桿泵采油第九頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六（五）發(fā)展趨勢3）為降低螺桿泵的制造成本，以提高經(jīng)濟(jì)效益，國外各公司在普遍從采用圓鋼毛坯加工成型轉(zhuǎn)子向采用熱軋成型轉(zhuǎn)子方向發(fā)展的同時，積極發(fā)展鋼管熱軋成型轉(zhuǎn)子。4）為避免桿、管磨損和抽油桿斷脫問題，以減少井下事故，國外各公司不斷改進(jìn)井下驅(qū)動的螺桿泵系統(tǒng)，應(yīng)用規(guī)模日益擴(kuò)大。采油方法－螺桿泵采油第十頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六第一節(jié)抽油裝置及泵的工作原理一、抽油裝置抽油機(jī)抽油桿抽油泵其它附件設(shè)備組成抽油裝置示意圖

第十一頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(一)抽油機(jī)它是有桿深井泵采油的主要地面設(shè)備，它將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成往復(fù)運(yùn)動。游梁式抽油機(jī)游梁-連桿-曲柄機(jī)構(gòu)、減速箱、動力設(shè)備和輔助裝置包括：游梁式抽油機(jī)和無游梁式抽油機(jī)兩種第十二頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六抽油機(jī)的運(yùn)動過程第十三頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六工作原理工作時，動力機(jī)將高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過皮帶和減速箱傳給曲柄軸，帶動曲柄作低速旋轉(zhuǎn)。曲柄通過連桿經(jīng)橫梁帶動游梁作上下擺動。掛在驢頭上的懸繩器便帶動抽油桿柱作往復(fù)運(yùn)動。游梁式抽油機(jī)分類后置式（普通式）和前置式第十四頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六③運(yùn)動規(guī)律不同：后置式上、下沖程的時間基本相等；前置式上沖程較下沖程慢。圖3-2后置式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖圖3-3前置式氣動平衡抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖①游梁和連桿的連接位置不同。不同點(diǎn)：②平衡方式不同：后置式多采用機(jī)械平衡；前置式多采用氣動平衡。第十五頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六新型抽油機(jī)：為了節(jié)能和加大沖程異相型游梁式抽油機(jī)異形游梁式抽油機(jī)雙驢頭游梁式抽油機(jī)鏈條式抽油機(jī)寬帶傳動抽油機(jī)液壓抽油機(jī)節(jié)能加大沖程第十六頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六圖3-4異相型游梁式抽油機(jī)第十七頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六雙驢頭游梁式抽油機(jī)第十八頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六雙驢頭游梁式抽油機(jī)第十九頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六鏈條式抽油機(jī)第二十頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六寬皮帶式抽油機(jī)第二十一頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六液壓增程抽油機(jī)第二十二頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六游梁式抽油機(jī)系列型號表示方法CYJ12—3.3—70(H)F(Y，B，Q)游梁式抽油機(jī)系列代號CYJ-常規(guī)型CYJQ-前置型CYJY-異相型懸點(diǎn)最大載荷，10kN光桿最大沖程，m減速箱曲柄軸最大允許扭矩,kN.m減速箱齒輪形代號，H為點(diǎn)嚙合雙圓弧齒輪。平衡方式代號F：復(fù)合平衡Y：游梁平衡B：曲柄平衡Q：氣動平衡第二十三頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(2)抽油泵a.結(jié)構(gòu)簡單，強(qiáng)度高，質(zhì)量好，連接部分密封可靠；b.制造材料耐磨和抗腐蝕性好，使用壽命長；c.規(guī)格類型能滿足油井排液量的需要，適應(yīng)性強(qiáng)；d.便于起下；e.結(jié)構(gòu)上應(yīng)考慮防砂、防氣，并帶有必要的輔助設(shè)備。一般要求機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體壓能的設(shè)備第二十四頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六主要組成工作筒(外筒和襯套)、柱塞及游動閥(排出閥)和固定閥(吸入閥)。分類按照抽油泵在油管上的固定方式可分為：管式泵和桿式泵典型的抽油泵第二十五頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六A-管式泵B-桿式泵管式泵：外筒和襯套在地面組裝好接在油管下部先下入井內(nèi)，然后投入固定閥，最后再把柱塞接在抽油桿柱下端下入泵內(nèi)。桿式泵：整個泵在地面組裝好后接在抽油桿柱的下端整體通過油管下入井內(nèi)，由預(yù)先裝在油管預(yù)定深度(下泵深度)上的卡簧固定在油管上，檢泵時不需要起油管。第二十六頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六管式泵特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、成本低，泵徑大，排量大。但檢泵時必須起出油管，修井工作量大，故適用于下泵深度不很大，產(chǎn)量較高的油井。桿式泵特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，排量小，檢泵不需起出油管，修井工作量小。桿式泵適用于下泵深度大、產(chǎn)量較小的油井。第二十七頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(3)抽油桿(能量傳遞的工具)桿體直徑分別為13、16、19、22、25、28mm等。抽油桿的長度一般為8000mm或7620mm。接箍：抽油桿組合成抽油桿柱時的連接零件。抽油桿的強(qiáng)度：C級桿(570MPa)、D級桿(810MPa)第二十八頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六光桿光桿：聯(lián)接驢頭鋼絲繩與井下抽油桿，并同井口盤根盒配合密封井口。普通型兩端可互換，當(dāng)一端磨損后可換另一端使用一端墩粗型聯(lián)接性能好，但兩端不能互換。第二十九頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六超高強(qiáng)度抽油桿(EL級桿)玻璃鋼抽油桿空心抽油桿電熱抽油桿連續(xù)抽油桿柔性抽油桿：如鋼絲繩抽油桿特種抽油桿普通型抽油桿：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低；直徑小，有利于在油管中上下運(yùn)行。主要用于常規(guī)有桿泵抽油方式。第三十頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六二、泵的工作原理（一）泵的抽汲過程抽油桿柱帶著柱塞向上運(yùn)動，柱塞上的游動閥受管內(nèi)液柱壓力而關(guān)閉。泵吸入的條件：泵內(nèi)壓力(吸入壓力)低于沉沒壓力。A-上沖程1)上沖程

泵內(nèi)壓力降低，固定閥在環(huán)形空間液柱壓力(沉沒壓力)與泵內(nèi)壓力之差的作用下被打開。泵內(nèi)吸入液體、井口排出液體。作用在泵上的環(huán)形空間液柱壓力第三十一頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六B-下沖程2)下沖程柱塞下行，固定閥在重力作用下關(guān)閉。泵排出液體的條件：

泵內(nèi)壓力(排出壓力)高于柱塞以上的液柱壓力。

柱塞上下抽汲一次為一個沖程，在一個沖程內(nèi)完成進(jìn)液與排液的過程。光桿沖程：光桿從上死點(diǎn)到下死點(diǎn)的距離。

泵內(nèi)壓力增加，當(dāng)泵內(nèi)壓力大于柱塞以上液柱壓力時，游動閥被頂開。柱塞下部的液體通過游動閥進(jìn)入柱塞上部，使泵排出液體。第三十二頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六工作原理：深井泵是依靠抽油機(jī)帶動抽油桿使活塞在襯套內(nèi)部做往復(fù)運(yùn)動來實現(xiàn)抽油的。上沖程下沖程閥的狀態(tài)游動閥關(guān)閉打開固定閥打開關(guān)閉泵吸（排）液吸液排液第三十三頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六活塞上下運(yùn)動一次稱為一個沖程，分為上沖程和下沖程。每分鐘內(nèi)完成上、下沖程的次數(shù)稱為沖次，用n來表示

懸點(diǎn)在上、下死點(diǎn)間的位移，稱為光桿沖程，用S來表示。活塞在上、下死點(diǎn)間的位移，稱為活塞沖程，用Sp來表示。

第三十四頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六（二)泵的理論排量泵的工作過程是由三個基本環(huán)節(jié)所組成，即柱塞在泵內(nèi)讓出容積，井內(nèi)液體進(jìn)泵和從泵內(nèi)排出井內(nèi)液體。在理想情況下，活塞上、下一次進(jìn)入和排出的液體體積都等于柱塞讓出的體積：

每分鐘的排量為：

每日排量:泵的理論排量第三十五頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六第二節(jié)抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動規(guī)律及載荷研究目的：是研究抽油裝置動力學(xué)，它是進(jìn)行抽油裝置的設(shè)計、選擇以及工作狀況分析的基礎(chǔ)懸點(diǎn)：抽油桿在驢頭上的懸掛點(diǎn)。運(yùn)動規(guī)律：位移S、速度v、加速度a。一、抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動規(guī)律第三十六頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六固定桿：游梁支點(diǎn)與曲柄軸的連線活動桿：曲柄、連桿、游梁后臂四連桿機(jī)構(gòu)四連桿機(jī)構(gòu)可以簡化為簡諧運(yùn)動和曲柄滑塊運(yùn)動第三十七頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(一)簡化為簡諧運(yùn)動時懸點(diǎn)運(yùn)動規(guī)律假設(shè)條件：r/l0、r/b0圖3-7抽油機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)簡圖

游梁和連桿的連接點(diǎn)B的運(yùn)動可看做簡諧運(yùn)動，即認(rèn)為B點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律和D點(diǎn)做圓周運(yùn)動時在垂直中心線上的投影(C點(diǎn))的運(yùn)動規(guī)律相同。則B點(diǎn)經(jīng)過t時間(曲柄轉(zhuǎn)角φ)時位移為：驢頭在下死點(diǎn)曲柄垂直向上第三十八頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六以下死點(diǎn)為坐標(biāo)零點(diǎn)，向上為坐標(biāo)正方向，則懸點(diǎn)A的位移為：A點(diǎn)的加速度為:A點(diǎn)的速度為:圖3-8簡諧運(yùn)動時懸點(diǎn)位移、速度、加速度曲線第三十九頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(二)簡化為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)時懸點(diǎn)運(yùn)動規(guī)律把B點(diǎn)繞游梁支點(diǎn)的弧線運(yùn)動近似地看做直線運(yùn)動，則可把抽油機(jī)的運(yùn)動簡化為曲柄滑塊運(yùn)動。圖3-9曲柄滑塊機(jī)構(gòu)簡圖A點(diǎn)位移：假設(shè)條件：

第四十頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六解的過程第四十一頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六第四十二頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六第四十三頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六

為了便于用求導(dǎo)來得到A點(diǎn)的速度和加速度，應(yīng)將A點(diǎn)得位移公式進(jìn)一步簡化。二項式定理展開，取前兩項第四十四頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六A點(diǎn)的位移：A點(diǎn)的速度：A點(diǎn)的加速度：懸點(diǎn)沖程（最大位移）：第四十五頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六適用條件：應(yīng)用于一般計算和分析，在精確計算和分析及抽油機(jī)設(shè)計時，則須按抽油機(jī)實際四連桿計算。懸點(diǎn)的最大加速度，即在上、下死點(diǎn)處。第四十六頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六圖3-10懸點(diǎn)速度變化曲線1-按簡諧運(yùn)動計算；2-精確計算；3-按曲柄滑塊機(jī)構(gòu)計算圖3-11懸點(diǎn)加速度變化曲線1-按簡諧運(yùn)動計算；2-精確計算；3-按曲柄滑塊機(jī)構(gòu)計算第四十七頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六二、抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷計算(一)懸點(diǎn)所承受的載荷抽油機(jī)在工作時懸點(diǎn)所承受的載荷，是進(jìn)行抽油設(shè)備選擇及工作狀況分析的重要依據(jù)。動載荷靜載荷其他載荷桿重液重沉沒壓力井口回壓振動慣性摩擦第四十八頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六（一）靜載荷包括：抽油桿柱載荷；作用在柱塞上的液柱載荷；沉沒壓力對懸點(diǎn)載荷的影響；井口回壓對懸點(diǎn)載荷的影響上沖程（即桿柱在空氣中的重力）下沖程（即桿柱在液體中的重力）1.抽油桿柱載荷第四十九頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六2.作用在柱塞上的液柱載荷上沖程:下沖程:A-上沖程B-下沖程游動閥關(guān)閉，作用在柱塞上的液柱載荷為：

游動閥打開，液柱載荷作用于油管，而不作用于懸點(diǎn)。第五十頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六3.沉沒壓力(泵口壓力)對懸點(diǎn)載荷的影響上沖程:在沉沒壓力作用下，井內(nèi)液體克服泵入口設(shè)備的阻力進(jìn)入泵內(nèi)，此時液流所具有的壓力即吸入壓力。吸入壓力作用在柱塞底部產(chǎn)生向上的載荷:下沖程：吸入閥關(guān)閉，沉沒壓力對懸點(diǎn)載荷沒有影響。第五十一頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六4.井口回壓對懸點(diǎn)載荷的影響液流在地面管線中的流動阻力所造成的井口回壓對懸點(diǎn)產(chǎn)生附加的載荷。上沖程：增加懸點(diǎn)載荷下沖程：減小抽油桿柱載荷由于沉沒壓力和井口回壓在上沖程中造成的懸點(diǎn)載荷方向相反，可以抵消一部分，因而，在近似計算中可以忽略這兩項。第五十二頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六（二）動載荷(慣性載荷、振動載荷)1.慣性載荷(忽略桿液彈性影響)抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，驢頭帶著抽油桿柱和液柱做變速運(yùn)動，因而產(chǎn)生抽油桿柱和液柱的慣性力。慣性力與質(zhì)量有關(guān)，與懸點(diǎn)加速度的大小成正比，其方向與加速度方向相反。抽油桿柱的慣性力：液柱的慣性力：第五十三頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六為油管過流斷面變化引起液柱加速度變化的系數(shù)上沖程:前半沖程加速度為正，即加速度向上，則慣性力向下，從而增加懸點(diǎn)載荷；后半沖程中加速度為負(fù)，即加速度向下，則慣性力向上，從而減小懸點(diǎn)載荷。懸點(diǎn)加速度在上、下沖程中大小和方向是變化的。下沖程:與上沖程相反，前半沖程慣性力向上，減小懸點(diǎn)載荷；后半沖程慣性力向下，將增大懸點(diǎn)載荷。第五十四頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六有公式（3-11a，3-11b）：最大加速度應(yīng)發(fā)生在上下死點(diǎn)處，其值見上面公式.將公式（3-11a，3-11b）帶入到：抽油桿柱的慣性力：液柱的慣性力：第五十五頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六抽油桿柱引起的懸點(diǎn)最大慣性載荷上沖程：取r/l=1/4時，下沖程：第五十六頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六液柱引起的懸點(diǎn)最大慣性載荷上沖程：下沖程：下沖程中液柱不隨懸點(diǎn)運(yùn)動，沒有液柱慣性載荷懸點(diǎn)最大慣性載荷上沖程：下沖程：第五十七頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六2.振動載荷抽油桿柱本身為一彈性體，由于抽油桿柱作變速運(yùn)動和液柱載荷周期性地作用于抽油桿柱，從而引起抽油桿柱的彈性振動，它所產(chǎn)生的振動載荷亦作用于懸點(diǎn)上。其數(shù)值與抽油桿柱的長度、載荷變化周期及抽油機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)。(在考慮抽油桿柱彈性時最大載荷計算時介紹)第五十八頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六（三）摩擦載荷(1)抽油桿柱與油管的摩擦力(2)柱塞與襯套之間的摩擦力(3)液柱與抽油桿柱之間的摩擦力(4)液柱與油管之間的摩擦力(5)液體通過游動閥的摩擦力上沖程主要受(1)、(2)、(4)影響，增加懸點(diǎn)載荷下沖程主要受(1)、(2)、(3)、(5)影響，減小懸點(diǎn)載荷第五十九頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六1.抽油桿柱與液柱之間的摩擦力抽油桿柱與液柱間的摩擦發(fā)生在下沖程，摩擦力方向向上。阻力的大小隨抽油桿柱的下行速度而變化，最大值為：主要決定因素：液體粘度和抽油桿的運(yùn)動速度。把懸點(diǎn)看做簡諧運(yùn)動，則第六十頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六2.液柱與油管間的摩擦力上沖程時，游動閥關(guān)閉，油管內(nèi)的液柱隨抽油桿柱和柱塞上行，液柱與油管間發(fā)生相對運(yùn)動而引起的摩擦力的方向向下，故增大懸點(diǎn)載荷。下沖程液柱與抽油桿柱間的摩擦力約為上沖程中油管與液柱間摩擦力的1.3倍。即：第六十一頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六3.液體通過游動閥產(chǎn)生的阻力fp

柱塞面積fo

閥孔面積在高粘度的大產(chǎn)量井內(nèi)，液體通過游動閥產(chǎn)生的阻力往往是造成抽油桿柱下部彎曲的主要原因，對懸點(diǎn)載荷也會造成不可忽略的影響。由于液流通過游動閥的壓頭損失而產(chǎn)生的柱塞下行阻力為：第六十二頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六抽油桿柱載荷、液柱載荷及慣性載荷是構(gòu)成懸點(diǎn)載荷的三項基本載荷。稠油井內(nèi)摩擦載荷及大沉沒度井的沉沒壓力產(chǎn)生的載荷突出；在低沉沒度井內(nèi)，由于泵的充滿程度差，會發(fā)生柱塞與泵內(nèi)液面的撞擊，將產(chǎn)生較大沖擊載荷，從而影響懸點(diǎn)載荷。第六十三頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六二.懸點(diǎn)最大和最小載荷1.計算懸點(diǎn)最大載荷和最小載荷的一般公式如下：最大載荷發(fā)生在上沖程最小載荷發(fā)生在下沖程第六十四頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六在下泵深度及沉沒度不很大、井口回壓及沖數(shù)不高的稀油直井內(nèi)，在計算最大和最小載荷時，通?？梢院雎訮v、F、Pi、Ph及液柱慣性載荷，則：令：則：第六十五頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六2.考慮抽油桿柱彈性時懸點(diǎn)最大載荷的計算(自學(xué))抽油桿柱是彈性體，在抽油過程中必然會發(fā)生不同程度的彈性振動。自學(xué)要點(diǎn)：抽油桿柱做變速運(yùn)動所產(chǎn)生的慣性載荷動載荷抽油桿柱運(yùn)動引起的自由縱振產(chǎn)生的振動載荷忽略液柱對抽油桿柱動載荷的影響第六十六頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六3.計算懸點(diǎn)最大載荷的其它公式應(yīng)用于一般井深及低沖數(shù)油井簡諧運(yùn)動、桿柱和液柱慣性載荷簡諧運(yùn)動、桿柱慣性載荷簡諧運(yùn)動、桿柱和液柱慣性載荷曲柄滑塊運(yùn)動、桿柱慣性載荷第六十七頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六第三節(jié)：抽油機(jī)平衡、扭矩與功率計算一、抽油機(jī)平衡計算不平衡原因

若抽油機(jī)沒有平衡塊，當(dāng)電動機(jī)帶動抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，由于上沖程中懸點(diǎn)承受著最大的載荷，所以抽油機(jī)必須作很大的功才能使驢頭上行；而到下沖程中，抽油機(jī)在自身的重力作用下克服浮力下行，此時抽油機(jī)不僅不需要做功，反而接受外來的能量作負(fù)功。因而就造成抽油機(jī)上下沖程的不平衡。第六十八頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六抽油機(jī)不平衡造成的后果：

①上沖程中電動機(jī)承受著極大的負(fù)荷，下沖程中抽油機(jī)反而帶著電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，造成功率的浪費(fèi)，降低電動機(jī)的效率和壽命；

②由于負(fù)荷極不均勻，會使抽油機(jī)發(fā)生激烈振動，而影響抽油裝置的壽命。

③會破壞曲柄旋轉(zhuǎn)速度的均勻性，影響抽油桿和泵正常工作。第六十九頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(一)平衡原理抽油機(jī)不平衡，是因為上、下沖程中的懸點(diǎn)載荷不同，造成電動機(jī)在上、下沖程所作的功不相等。要使抽油機(jī)在平衡條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，則應(yīng)在下沖程中把能量儲存起來，在上沖程中利用儲存的能量來幫助電動機(jī)做功，從而使電動機(jī)在上下沖程中都做相等的正功。設(shè)計一個簡單的平衡實驗在抽油機(jī)后梁加一個重物第七十頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六下沖程：抽油桿自重和電動機(jī)一起對重物做功上沖程：重物儲存的能量釋放出來和電動機(jī)一起對懸點(diǎn)做功要使抽油機(jī)平衡，應(yīng)該讓電動機(jī)在上下沖程做功相等為了使抽油機(jī)平衡，在下沖程中需要儲存的能量或上沖程中需要釋放的能量應(yīng)該是懸點(diǎn)在上下沖程中所做功之和的一半。第七十一頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(二)平衡方式氣動平衡機(jī)械平衡游梁平衡：游梁尾部加平衡重；曲柄平衡(旋轉(zhuǎn)平衡)：平衡塊加在曲柄上；復(fù)合平衡(混合平衡)：

游梁尾部和曲柄上都有平衡重。下沖程：通過游梁帶動的活塞壓縮氣包中得氣體，把下沖程中做的功儲存起來并轉(zhuǎn)化成氣體的壓縮能。上沖程：被壓縮的氣體膨脹，將儲存的壓縮能轉(zhuǎn)換成膨脹能幫助電機(jī)做功。多用于大型抽油機(jī)，節(jié)約鋼材，改善抽油機(jī)的受力狀況，但加工制造質(zhì)量要求高第七十二頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(三)平衡計算抽油機(jī)在一個抽汲循環(huán)中，重物在下沖程中儲存的能力或上沖程中幫助電動機(jī)所作的功，等于上沖程和下沖程懸點(diǎn)做功之和的一半。上沖程中懸點(diǎn)所作的功下沖程中懸點(diǎn)所作的功由于慣性載荷在上下沖程所作的總功為0，因而沒有考慮慣性力上式的結(jié)果為在下沖程中存儲的能量或在上沖程中平衡重所作的功第七十三頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六1)復(fù)合平衡圖3-14復(fù)合平衡平衡半徑公式:2)曲柄平衡平衡半徑公式：圖3-15曲柄平衡第七十四頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六3)游梁平衡達(dá)到平衡所需要的游梁平衡塊重:

圖3-16游梁平衡第七十五頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(四)抽油機(jī)平衡檢驗方法1)測量驢頭上、下沖程的時間平衡條件下上、下沖程所用的時間基本相等。如果上沖程快，下沖程慢，說明平衡過量。則應(yīng)減小平衡重量或平衡半徑，反之則應(yīng)增加平衡重量或平衡半徑2)測量上、下沖程中的電流平衡條件下上、下沖程的電流峰值相等。如果上沖程的電流峰值大于下沖程的電流峰值，說明平衡不夠。應(yīng)增加平衡重量或增大平衡半徑；反之則應(yīng)減小平衡重量或平衡半徑3)觀察法聲音、皮帶松緊、啟動是否順利等抽油機(jī)在生產(chǎn)過程中因油層情況、油井情況和油井工作制度的改變，其原來的平衡都會被破壞。第七十六頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六二、曲柄軸扭矩計算及分析(一)計算扭矩的基本公式抽油過程中減速箱輸出軸(曲柄軸)的扭矩M等于曲柄半徑R與作用在曲柄銷處的切線力T的乘積，即：第七十七頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六復(fù)合平衡抽油機(jī)：曲柄平衡抽油機(jī)：游梁平衡抽油機(jī)：不同平衡方式的抽油機(jī)扭矩精確計算相關(guān)式推導(dǎo)要點(diǎn)：力矩平衡、三角幾何關(guān)系以上公式為扭矩計算的精確公式，但由于其中有一些幾何參數(shù)無法求出，因而很難直接用于實際計算第七十八頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六簡化條件：忽略游梁擺角和游梁平衡重慣性力矩的影響。復(fù)合平衡抽油機(jī):曲柄平衡抽油機(jī)：游梁平衡抽油機(jī)：扭矩因數(shù)：懸點(diǎn)載荷在曲柄軸上造成的扭矩與懸點(diǎn)載荷的比值。抽油機(jī)結(jié)構(gòu)不平衡值B：等于連桿與曲柄銷脫開時，為了保持游梁處于水平位置而需要加在光桿上的力。(方向向下為正)不同平衡方式的抽油機(jī)扭矩簡化計算相關(guān)式第七十九頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(二)扭矩因數(shù)計算圖3-17抽油機(jī)幾何尺寸與曲銷受力圖第八十頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(五)最大扭矩計算公式1.計算最大扭矩的近似公式(1)抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動簡化為簡諧運(yùn)動(2)忽略抽油機(jī)系統(tǒng)的慣性和游梁擺角的影響(3)最大峰值扭矩發(fā)生在曲柄轉(zhuǎn)角為90時簡化條件：有效平衡值：抽油機(jī)結(jié)構(gòu)不平衡重及平衡重在懸點(diǎn)產(chǎn)生的平衡力。它表示了被實際平衡掉的懸點(diǎn)載荷值。在平衡條件下：第八十一頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六2.計算最大扭矩的經(jīng)驗公式蘇聯(lián)拉瑪扎諾夫于1957年提出：根據(jù)國內(nèi)油井扭矩曲線的峰值建立的經(jīng)驗公式：第八十二頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六三、電動機(jī)選擇和功率計算(一)電動機(jī)功率計算

電動機(jī)的選擇關(guān)系到電能的利用效率和能否充分發(fā)揮抽油設(shè)備與油層生產(chǎn)能力。a.負(fù)荷是脈沖的，而且變化大；游梁式抽油裝置的特點(diǎn)：

目前國產(chǎn)抽油機(jī)所選配的電動機(jī)大多是高起動轉(zhuǎn)矩系列的三相異步封閉式鼠籠型電動機(jī)。b.啟動條件困難，要求有大的啟動轉(zhuǎn)矩；c.所用的電動機(jī)功率不太大，但總的數(shù)量大；d.在露天工作，要求電動機(jī)維護(hù)簡單、工作可靠。第八十三頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六電動機(jī)功率與曲柄軸上的扭矩關(guān)系式為：由于抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷是變化的，所以電動機(jī)功率與傳到曲柄軸上的扭矩也是變化的，因此在變負(fù)荷條件下，電動機(jī)的選擇一般是根據(jù)扭矩的變化規(guī)律，按等值扭矩來計算，即：等值扭矩Me

：用一個不變化的固定扭矩代替變化的實際扭矩，使其電動機(jī)的發(fā)熱條件相同，則此固定扭矩即為實際變化的扭矩的等值扭矩。第八十四頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六等值扭矩與最大扭矩之間的關(guān)系作簡諧運(yùn)動時，扭矩呈正弦規(guī)律變化：真實運(yùn)動規(guī)律：考慮到不平衡等因素，實際計算時建議采用：電動機(jī)功率：第八十五頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(3)光桿功率計算的近似計算：水力功率：在一定時間內(nèi)將一定量的液體提升一定距離所需要的功率光桿功率：通過光桿來提升液體和克服井下?lián)p耗所需要的功率(1)根據(jù)實測示功圖準(zhǔn)確計算：(2)根據(jù)示功圖繪制扭矩曲線準(zhǔn)確計算光桿平均功率。第八十六頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六第四節(jié)泵效計算泵效：在抽油井生產(chǎn)過程中，實際產(chǎn)量與理論產(chǎn)量的比值。影響泵效的因素(1)抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮(2)氣體和充不滿的影響因為實際產(chǎn)量一般都比理論產(chǎn)量要低柱塞沖程小于光桿沖程泵內(nèi)吸入氣體和泵的排量大于油層供油能力第八十七頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(3)漏失影響柱塞與襯套的間隙及閥和其他連接部件間的漏失都會使排量減少。此時若泵的質(zhì)量好，漏失的影響不大。但是如果液體有腐蝕性或含砂時，就會造成腐蝕和磨損，還有泵內(nèi)結(jié)蠟，這會嚴(yán)重破壞泵的工作。一、柱塞沖程柱塞沖程小于光桿沖程抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮泵效小于1交變載荷作用第八十八頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六

液柱載荷交替地由油管轉(zhuǎn)移到抽油桿柱和由抽油桿柱轉(zhuǎn)移到油管，使桿柱和管柱發(fā)生交替地伸長和縮短。(一)靜載荷作用下的柱塞沖程沖程損失的影響因素分析：(2)抽油桿和油管的性質(zhì)、組合；(3)下泵深度；(4)抽油泵的規(guī)格。(1)油層供液狀況和生產(chǎn)流體的性質(zhì)；第八十九頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六沖程損失計算式：

柱塞沖程：沖程損失：圖3-19抽油桿和油管彈性伸縮示意圖抽油桿和油管彈性伸縮如圖3-19所示。第九十頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六多級抽油桿的沖程損失：若各級桿及油管的鋼級不同，則E單獨(dú)取值第九十一頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(二)考慮慣性載荷后柱塞沖程的計算當(dāng)懸點(diǎn)上升到上死點(diǎn)時，抽油桿柱有向下的(負(fù)的)最大加速度和向上的最大慣性載荷，抽油桿在慣性載荷的作用下還會帶著柱塞繼續(xù)上行。當(dāng)懸點(diǎn)下行到下死點(diǎn)后，抽油桿的慣性力向下，使抽油桿柱伸長，柱塞又比靜載變形時向下多移動一段距離。柱塞沖程增加量：第九十二頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六由于抽油桿柱上各點(diǎn)所承受的慣性力不同，計算中近似取其平均值，即：

根據(jù)虎克定律，慣性載荷引起的柱塞沖程增量為：因此，考慮靜載荷和慣性載荷后的柱塞沖程為：上沖程：下沖程：第九十三頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(三)抽油桿柱的振動對柱塞沖程的影響

理論分析和實驗研究表明：抽油桿柱本身振動的相位在上下沖程中幾乎是對稱的，即如果上沖程末抽油桿柱伸長，則下沖程末抽油桿柱縮短。因此，抽油桿振動引起的伸縮對柱塞沖程的影響是一致，即要增加都增加，要減小都減小。其增減情況取決于抽油桿柱自由振動與懸點(diǎn)擺動引起的強(qiáng)迫振動的相位配合。液柱載荷交變作用抽油桿柱變速運(yùn)動抽油桿柱振動抽油桿柱變形第九十四頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六二、泵的充滿程度氣鎖：抽汲時由于氣體在泵內(nèi)壓縮和膨脹，吸入和排出閥無法打開，出現(xiàn)抽不出油的現(xiàn)象。多數(shù)油田在開采時，都是在井底流壓低于飽和壓力的條件下生產(chǎn)的，即使在高于飽和壓力下生產(chǎn)，泵口壓力也是低于飽和壓力的。在抽汲時總是氣液同時進(jìn)泵，氣體進(jìn)泵必然減少進(jìn)入泵內(nèi)的液體量從而影響泵效?？赡馨l(fā)生“氣鎖”。第九十五頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六用充滿系數(shù)β來表示氣體的影響程度圖3-20氣體對沖滿程度的影響充滿系數(shù)β表示泵在工作中的液體充滿程度，β越高則泵效越高。充滿系數(shù)β的推導(dǎo)：用R表示泵內(nèi)氣液比，即：第九十六頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六圖3-20氣體對沖滿程度的影響第九十七頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六泵充滿程度的影響因素分析：(2)生產(chǎn)流體的性質(zhì)—?dú)庖罕萊愈小，就越大。為降低進(jìn)泵的氣液比，可增加泵的沉沒深度，使原油中的自由氣體更多的溶于原油，或使用氣錨，使氣體在泵外分離。減少氣體進(jìn)泵。(1)防沖距K值越小，值就越大。因K=Vs/Vp,因而要減小K值，要盡可能使Vs小和提高Vp，因而，在保證柱塞不撞到固定閥的情況下，盡量減小防沖距，以減小余隙。第九十八頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六如果忽略余隙，則Vs=0時，K=0，則有（3-94）若油層能量低或者原油的粘度大使泵在吸入時的阻力很大，那么活塞移動快時，供油就跟不上，油還沒來得及充滿泵筒，活塞就已經(jīng)開始下行了，出現(xiàn)充不滿的現(xiàn)象，從而降低泵效，對于這種情況，一般可加深泵掛增加沉沒度，或選用合理的抽汲參數(shù)，以適應(yīng)油層的供油能力。對于稠油，可以采取降粘措施。第九十九頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六三、泵的漏失(1)排出部分漏失(2)吸入部分漏失(3)其它部分漏失影響泵效漏失漏失很難計算，除了新泵可根據(jù)試泵實驗測試結(jié)果和相關(guān)式估算外，泵由于磨損、砂蠟卡和腐蝕所產(chǎn)生的漏失以及油管絲扣、泵的連接部分和泄油器不嚴(yán)等所產(chǎn)生的漏失很難計算柱塞與襯套的間隙漏失，游動閥漏失，都會使泵內(nèi)排出的液量減少固定閥漏失會減少進(jìn)入泵內(nèi)的液量如油管絲扣泵的連接部分及泄油器不嚴(yán)等第一百頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六柱塞與襯套間隙漏失計算靜止條件下的漏失量：活塞向上運(yùn)動時上帶液量：總漏失量為：

若只考慮柱塞間隙漏失時，漏失系數(shù)為：低粘深井漏失大。措施：提高泵配合等級、快速抽汲第一百零一頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六四、提高泵效的措施(1)選擇合理的工作方式①選用大沖程、小沖次，減小氣體影響，降低懸點(diǎn)載荷，特別是稠油井。②連噴帶抽井選用大沖數(shù)快速抽汲，以增強(qiáng)誘噴作用。③深井抽汲時，S(光桿沖程)和N（沖次）的選擇一定要避開不利配合區(qū)。④fp(柱塞截面積)、S、N的具體數(shù)值，除了可用計算得出外，還可根據(jù)生產(chǎn)試驗來確定。第一百零二頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(3)改善泵的結(jié)構(gòu)(4)使用油管錨減少沖程損失(5)合理利用氣體能量及減少氣體影響(2)確定合理沉沒度確定合理的沉沒度，可以降低泵口的氣液比，減少進(jìn)泵的氣量從而提高泵的充滿程度。提高泵的抗磨、抗腐蝕性能，采取防砂、防腐蝕、防蠟及定期檢泵等措施。（提高泵的質(zhì)量）沖程損失主要是因為抽油桿柱和油管柱的彈性伸縮造成的，若下入油管錨將油管下端固定，則可消除油管伸縮，從而減少沖程損失。第一百零三頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六第五節(jié)有桿抽油系統(tǒng)設(shè)計一、抽油桿強(qiáng)度計算及桿柱設(shè)計二、地面示功圖的分析三、井下示功圖的分析重點(diǎn)第一百零四頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六抽油桿柱工作時承受著交變負(fù)荷所產(chǎn)生的非對稱循環(huán)應(yīng)力作用。在交變負(fù)荷作用下，抽油桿柱往往是由于疲勞而發(fā)生破壞，而不是在最大拉應(yīng)力下破壞。（若是在最大拉應(yīng)力下破壞，則斷裂事故將主要發(fā)生在拉應(yīng)力最大的上部，但礦場試驗表明，上部下部都有斷裂）因此抽油桿柱必須根據(jù)疲勞強(qiáng)度來進(jìn)行計算抽油桿的選擇主要確定的參數(shù)有：桿長、桿徑、組合及材料。一、抽油桿柱設(shè)計第一百零五頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六（1）奧金格公式（自學(xué)）1.桿柱強(qiáng)度計算方法原則：抽油桿內(nèi)的折算應(yīng)力小于疲勞破壞下的許用應(yīng)力強(qiáng)度。（2）修正古德曼圖目前國內(nèi)多采用修正的古德曼圖來進(jìn)行抽油桿強(qiáng)度的校核和桿柱設(shè)計。修正的古德曼圖橫坐標(biāo)為抽油桿柱最小應(yīng)力σmin縱坐標(biāo)為抽油桿柱最大應(yīng)力σmax第一百零六頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六

修正古德曼圖疲勞安全區(qū)修正的古德曼圖給出的應(yīng)力范圍比為：要保證抽油桿柱不發(fā)生疲勞破壞，抽油桿的最大應(yīng)力不應(yīng)超過許用最大應(yīng)力，即抽油桿柱的許用最大應(yīng)力的計算公式：第一百零七頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六2.有桿抽油機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計有桿抽油系統(tǒng)包括油層、井筒流動、機(jī)-桿-泵和地面管線到油氣分離器。有桿抽油系統(tǒng)設(shè)計主要是選擇機(jī)、桿、泵、管以及抽汲系數(shù)，并預(yù)測其工況指標(biāo)，使整個系統(tǒng)高效而安全地工作。（一）設(shè)計原則以油藏供液能力為依據(jù)，以油藏與抽油設(shè)備的協(xié)調(diào)為基礎(chǔ)，最大限度地發(fā)揮設(shè)備和油藏潛力，使抽油系統(tǒng)高效而安全地工作。第一百零八頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六（二）設(shè)計內(nèi)容對于某一固定的抽油機(jī)型號，設(shè)計的內(nèi)容有：泵型、泵徑、沖程、沖次、泵深及相應(yīng)的桿柱組合和材料，并預(yù)測相應(yīng)的抽汲參數(shù)下的工況指標(biāo)，包括載荷、應(yīng)力、扭矩、功率、產(chǎn)量及電耗等。（三）需要的數(shù)據(jù)1、井深、套管直徑、油藏壓力、油藏溫度。2、油、氣、水密度，油飽和壓力，地面脫氣原油的粘度。3、含水率、套壓、油壓、生產(chǎn)油氣比、設(shè)計前油井的產(chǎn)量、流壓。第一百零九頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六（四）設(shè)計方法有桿抽油系統(tǒng)設(shè)計方法可分為不限定產(chǎn)量和給定產(chǎn)量兩種情況下的設(shè)計。（自學(xué)）第一百一十頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六第六節(jié)有桿抽油系統(tǒng)工況分析

(1)了解油層生產(chǎn)能力及工作狀況，分析是否已發(fā)揮了油層潛力，分析、判斷油層不正常工作的原因；(2)了解設(shè)備能力及工作狀況，分析設(shè)備是否適應(yīng)油層生產(chǎn)能力，了解設(shè)備潛力，分析、判斷設(shè)備不正常的原因；(3)分析檢查措施效果。分析目的：油層與抽油設(shè)備協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮油層潛力，并使設(shè)備在高效率下正常工作，以保證油井高產(chǎn)量、高泵效生產(chǎn)。抽油井分析包括以下內(nèi)容：第一百一十一頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六一、抽油井液面測試與分析（一）動液面、靜液面及采油指數(shù)靜液面：是指關(guān)井后環(huán)形空間中液面恢復(fù)到靜止（與底層壓力相平衡）時的液面。（Ls或Hs）對應(yīng)于油藏壓力。動液面：油井生產(chǎn)時油套環(huán)形空間的液面。（Lf或Hf）對應(yīng)于井底流壓。靜液面與動液面之差（即△H=Hs-Hf）相對應(yīng)的壓力差即為生產(chǎn)壓差。第一百一十二頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六采液指數(shù)J：與自噴井不同，抽油井一般都是通過液面的變化，來反映井底壓力的變化。則多采用以下流動方程。沉沒度（hs）：表示泵沉沒在動液面以下的深度，其大小可以根據(jù)氣油比的高低、原油進(jìn)泵所需要的壓力大小來定?？梢钥闯?，與抽油井的采油指數(shù)J與自噴井的一樣，都表示單位生產(chǎn)壓差下的油井日產(chǎn)油量，但此處是用相應(yīng)的液柱來表示壓差的。第一百一十三頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六折算液面：在測量液面時，套管壓力往往不為零，這樣就會有誤差，因而把在一定套壓下測得的液面折算成套管壓力為零時的液面。(二)液面位置的測量測量儀器：回聲儀測量原理：利用聲波在環(huán)形空間流體介質(zhì)中的傳播速度和測得的反射時間來計算其位置（有音標(biāo)井和無音標(biāo)井）第一百一十四頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六二、地面示功圖的分析（重點(diǎn)）示功圖：載荷隨位移的變化關(guān)系曲線所構(gòu)成的封閉曲線圖。地面示功圖或光桿示功圖：懸點(diǎn)載荷與位移關(guān)系的示功圖。在實際工作中是以實測的地面示功圖作為深井泵工作狀況的主要依據(jù)。由于在實際工作中，抽油井的情況比較復(fù)雜，在生產(chǎn)過程中，深井泵將受到制造質(zhì)量、安裝質(zhì)量以及砂、蠟、水、氣、稠油和腐蝕等多種因素的影響，因而，實測的示功圖有時會是奇形怪狀，各不相同的。因而，為了正確分析和解釋示功圖，常常要以繪制理論示功圖為基礎(chǔ)。第一百一十五頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(一)理論示功圖及其分析1.靜載荷作用下的理論示功圖圖3-28靜載理論示功圖以懸點(diǎn)的位移為橫坐標(biāo)，懸點(diǎn)的載荷為縱坐標(biāo)的靜載荷理論示功圖如下。循環(huán)過程：下死點(diǎn)A加載完成B上死點(diǎn)C卸載完成D下死點(diǎn)A在下死點(diǎn)A處的懸點(diǎn)靜載荷為Wr',上沖程開始后，液柱載荷Wl'逐漸加在柱塞上，并引起抽油桿柱和油管柱的變形，載荷加完后，停止變形。從B點(diǎn)以后懸點(diǎn)以不變的靜載荷（Wr'+Wl'）上行至上死點(diǎn)C。第一百一十六頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六圖3-28靜載理論示功圖在上死點(diǎn)開始下行后，由于抽油桿柱和油管柱的彈性，液柱載荷Wl'是逐漸的由柱塞轉(zhuǎn)移到油管上，因而懸點(diǎn)逐漸卸載。在D點(diǎn)卸載完畢，懸點(diǎn)以固定的靜載荷Wr'繼續(xù)下行至A點(diǎn)。第一百一十七頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六圖3-28靜載理論示功圖CDA為下沖程靜載荷變化線。CD為卸載過程，游動凡爾和固定凡爾處于關(guān)閉狀態(tài)；在D點(diǎn)卸載完畢，變形結(jié)束，柱塞與泵筒發(fā)生向下相對位移，游動凡爾被頂開、排出液體。DA為排出過程，固定凡爾處于關(guān)閉狀態(tài)。在靜載荷的作用下，懸點(diǎn)理論示功圖為平行四邊形ABCD。ABC為上沖程靜載荷變化線。AB為加載過程，加載過程中，游動凡爾和固定凡爾處于關(guān)閉狀態(tài)；在B點(diǎn)加載完畢，變形結(jié)束，柱塞與泵筒開始發(fā)生相對位移，固定凡爾打開而吸入液體。BC為吸入過程（BC=SP為泵的沖程），游動凡爾處于關(guān)閉狀態(tài)。第一百一十八頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六1、考慮慣性載荷后的理論示功圖考慮慣性載荷時，是把慣性載荷疊加在靜載荷上，因為懸點(diǎn)上的慣性載荷的變化規(guī)律與懸點(diǎn)加速度的變化規(guī)律是一致的，在上沖程中，前半程有一個由大到小向下作用的慣性載荷（增加懸點(diǎn)載荷），后半程有一個作用在懸點(diǎn)上的由小變大的向上的慣性載荷（減小懸點(diǎn)載荷）。在下沖程中，前半程有一個由大到小向上的慣性載荷（減小懸點(diǎn)載荷）；后半程有一個有小到大向下作用的慣性載荷（增加懸點(diǎn)載荷）。因此其示功圖成為了平行四邊形A'B'C'D'。第一百一十九頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六2.考慮振動載荷后的理論示功圖考慮振動載荷后的理論示功圖考慮振動時，由于抽油桿柱的振動是發(fā)生在粘性的液體中，因而為阻尼振動，疊加之后在B'C'線和D'A'線上就出現(xiàn)逐漸減弱的波浪線。第一百二十頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六(二)典型示功圖分析典型示功圖：某一因素的影響十分明顯，其形狀代表了該因素影響下的基本特征的示功圖。1.氣體和充不滿對示功圖的影響有氣體影響的示功圖①氣體影響示功圖氣鎖泵的余隙越大，進(jìn)入泵內(nèi)的氣量越多，則線DD’越長，示功圖的“刀把”越明顯。GasLock第一百二十一頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六下沖程：氣體受壓縮，泵內(nèi)壓力不能迅速提高，使排出閥滯后打開(點(diǎn)D’)，卸載變慢(CD’)。泵的余隙越大，進(jìn)入泵內(nèi)的氣體越多，則DD'線越長?！暗栋选痹矫黠@。當(dāng)進(jìn)泵的氣體量很大而沉沒壓力很低時，泵內(nèi)氣體處于反復(fù)壓縮和膨脹狀態(tài)，吸入閥和排出閥處于關(guān)閉狀態(tài)，出現(xiàn)“氣鎖”。上沖程：由于在下沖程末余隙內(nèi)還殘存一定數(shù)量的溶解氣和壓縮氣，上沖程開始后泵內(nèi)壓力因氣體的膨脹而不能很快降低，使固定閥打開滯后，游動閥關(guān)閉遲緩(點(diǎn)B’)，加載變慢。余隙越大，殘存的氣量越多，BB’線越長。有氣體影響的示功圖氣鎖第一百二十二頁，共一百三十四頁，編輯于2023年，星期六②充不滿影響的示功圖充不滿現(xiàn)象：地層產(chǎn)液在