1、影響泵效的因素及影響泵效的因素及提高泵效的措施提高泵效的措施 一、泵效的概念一、泵效的概念泵效：泵的實際排量與泵的理論排量之比的百分?jǐn)?shù)。 泵效是衡量泵工作狀況好壞的重要參數(shù) , 也是反映油井管理水平的一項重要技術(shù)指標(biāo)。v泵效的表達(dá)式為 :v v 式中-泵效 , % ;v Q-泵每日的實際體積排量 ,m3/d;v Qt- 泵每日的理論排量 , m3/d。v注：v 計算泵效時 , 泵的實際排量和泵的理論排量單位要統(tǒng)一 , 都用質(zhì)量排量或都用體積排量。v 一般除連抽帶噴的井外 , 泵效都是小于100%的 , 若泵效大于 70% 說明泵的工作狀況良好。在實際生產(chǎn)中 , 一般泵效都低于 70% 。%10

2、0tQQ二、影響泵效的因素二、影響泵效的因素v影響泵效的因素：v 油井的工作制度選擇的 不合理、沖程損失的影響、氣體的影響、漏失的影響和供液不足的影響。( 一一 ) 油井工作制度的影響油井工作制度的影響v 油井工作制度選擇不合理：指的是沖程、沖數(shù)、泵徑選得過大 , 使地層能 量供不應(yīng)求 , 使泵效降低。 ( 二二 ) 沖程損失的影響沖程損失的影響v沖程損失：是指光桿沖程與活塞沖程之差。v形成沖程損失的原因：主 要是上下沖程過程中抽油桿柱和油管柱承受交變載荷而產(chǎn)生彈性伸縮 , 使活塞沖程小于光桿沖程 , 從而減少了活塞所讓出的體積 , 使泵效降低。 1. 靜載荷引起的沖程損失靜載荷引起的沖程損失

3、v1) 沖程損失的形成過程v 由于液柱載荷在上下沖程中交替作用在抽油桿和油管上 , 從而引起抽油桿柱和油管柱交替地增載和減載 , 同時交替地發(fā)生伸長和縮短。2) 沖程損失的計算沖程損失的計算v(1) 油井使用單級桿時的計算公式為 :v v式中 fr一抽油桿的截面積m2；v ft 一油管的截面積，m2；v fp 一油管的截面積，m2；v E 一抽油桿材料的彈性模量 ,Pa; 鋼的彈性模量為 2.1 1011 Pa ;vL 一下泵深度 ,m。v(2) 油井使用多級抽油桿時的計算公式 :v v式中 L1 、 L2 一一分別為第一級、第二級抽油桿的長度 ,m;vfr1 、fr2 一一分別為第一級、第二

4、級抽油桿的截面積m2。v其他符號的意義同前。)11(2trLpffEgLf).(2211trrLpfLfLfLEgLfv從公式 中 可以看出 ：v活塞的截面積越大 , 沖程損失越大 ; v下泵深度越大 , 沖程損失越大 ; v液體的密度越大 , 沖程損失越大 ; v抽油桿的截面積越 大 , 沖程損失越小 ; v油管的截面積越大 ( 即油管壁越厚 ) , 沖程損失越小。v沖程損失影響的泵效 :v %100/S例題v某井使用的油管直徑為 2in( 外徑 73mm 、內(nèi)徑 62mm) 選用 56mm 的管式泵 , 下泵深度為 1000m, 由直徑為 7/8in 抽油桿 400m 、直徑為 3/4in

5、 抽油桿 600m 組成二級抽油桿柱 , 井內(nèi)液體密度為 900kg/m3, 光 ; 桿沖程為 1. 8m, 試計算沖程損失及對泵效的影響。v解： v查表 4 -2 得 7/8m 、 3/4in 抽油桿的截面積為 3.8cm2 和 2. 85cm2。)(713.21)(2171310008 . 9900056. 014. 3442/kNNgLgLfWpL)(2211/trrfLfLfLEW)1065.1110001085. 2600108 . 3400(101 . 221713444110.415（m）v沖程損失對泵效的影響 :v vv由此可見 , 只考慮沖程損失的影響 , 泵效就只能達(dá)到 7

6、0% 多。所以實際泵效一般都低于 70%。%23%1008 . 1415. 0%100/S2. 慣性載荷對沖程損失的影響慣性載荷對沖程損失的影響v當(dāng)懸點上升到上死點時 , 抽油桿在向上最大慣性力作用下減載而縮短 , 因此懸點到上死點后 , 抽油桿在慣性力的作用下帶著活塞仍然上行 , 使活塞 比靜載荷改變時 , 向上多移動一段距離。v當(dāng)懸點運行到下死點時 , 抽油桿受到向下的最大慣性力 , 使抽油桿伸長 , 活塞又比靜載荷改變時向下多移動一段距離。v在慣性載荷的作用下 , 使活塞沖程比只有靜載荷時要增加i。vi+v根據(jù)虎克定律 :v v實際上 , 由于抽油桿柱上各點所承受的慣性力不同 , 計算中

7、一般取平均值 , 即取懸點慣性載荷的一半。 )11(2trriffELSnW3. 考慮慣性載荷和靜載荷后的活塞沖程考慮慣性載荷和靜載荷后的活塞沖程v考慮慣性載荷和靜載荷后的活塞沖程考慮慣性載荷和靜載荷后的活塞沖程：vSP=S-+iv 由以上分析可知 , 慣性載荷增加 , 能使活塞沖程增大 , 有利于提高泵效。 但增大慣性載荷會使懸點最大載荷增大 , 最小載荷減小 , 使抽油機的工作條件變壞 , 還會使充滿程度減小。因此 , 不能用增加沖數(shù) , 增加慣性載荷的辦 法來增加活塞沖程 。( 三三 ) 氣體對泵效的影響氣體對泵效的影響v1. 相關(guān)概念v(1) 防沖距 : 當(dāng)活塞在下死點位置時 , 泵的

8、固定閥與游動閥之間的距離( 或活塞下端到固定閥罩之間的距離 ) 。v(2) 余隙容積 : 固定閥與游動閥之間的泵筒容積。用 Vs 來表示。v(3) 充滿系數(shù) : 活塞上沖程時 , 吸入泵內(nèi)的液體體積與活塞讓出泵筒容積之比。用 表示 , 其表達(dá)式為式 。v v式中 VP 一一一活塞讓出的泵筒容積m3;v VO 一一 進(jìn)入泵筒中液體的體積m3。v(4) 氣鎖 : 大量氣體進(jìn)入泵內(nèi) , 在抽汲時由于氣體在泵內(nèi)壓縮和膨脹 ,使固定閥和游動閥無法打開 , 導(dǎo)致泵抽不出油的現(xiàn)象。 pOVV/2. 氣體對泵效的影響氣體對泵效的影響v 由于抽油機井的井底壓力都比較低由于抽油機井的井底壓力都比較低 , 泵泵入口

9、處的壓力一般都低于飽和壓力。在抽入口處的壓力一般都低于飽和壓力。在抽汲時汲時 , 總會有氣體隨液體一起進(jìn)入泵內(nèi)?？倳袣怏w隨液體一起進(jìn)入泵內(nèi)。氣體占據(jù)一定的泵內(nèi)容積氣體占據(jù)一定的泵內(nèi)容積.v 在活塞上行時泵內(nèi)氣體膨脹在活塞上行時泵內(nèi)氣體膨脹 , 泵筒內(nèi)泵筒內(nèi)壓力不能及時下降壓力不能及時下降 , 使固定閥不能及時打使固定閥不能及時打開開 , 游動閥不能及時關(guān)閉游動閥不能及時關(guān)閉 , 影響液體進(jìn)泵影響液體進(jìn)泵 ;v 當(dāng)活塞下行時當(dāng)活塞下行時 , 壓縮泵筒內(nèi)的氣體壓縮泵筒內(nèi)的氣體 , 使泵筒內(nèi)壓力不能立即上升使泵筒內(nèi)壓力不能立即上升 , 游動閥推遲游動閥推遲打開打開 , 固定閥推遲關(guān)閉固定閥推遲關(guān)閉

10、 , 泵筒不能及時排油。泵筒不能及時排油。因此氣體進(jìn)入泵內(nèi)會影響泵效因此氣體進(jìn)入泵內(nèi)會影響泵效 , 當(dāng)大量氣當(dāng)大量氣體進(jìn)入泵內(nèi)體進(jìn)入泵內(nèi) , 還會產(chǎn)生氣鎖還會產(chǎn)生氣鎖 , 使泵無法工作。使泵無法工作。v如圖如圖 所示所示 , 為活塞從下死點運行到上死點為活塞從下死點運行到上死點時時 , 泵筒內(nèi)所進(jìn)入的油氣情況。泵筒內(nèi)所進(jìn)入的油氣情況。 2. 氣體對泵效的影響氣體對泵效的影響vVP+VS= Vg+VOv若氣油比用 R 表示 , 則vVg=RVOvVP+VS= RVO +VORVVVspo1sspsooVRVVVVV1/pspsppOVVVRVVVV)1 (/故kVVps令 RkR11則v式中 k

11、 一泵的余隙百分比。v泵的防沖距越小 , 余隙百分比就越小 ;vVs 一活塞在下死點時 , 吸入閥與排出閥間的泵筒容積 ( 余隙容積 ) ;v Vp 一活塞讓出的體積 ;v Vo 一吸入泵筒內(nèi)液體的體積 ;v Vo、 Vg 分別為活塞在上死點位置時泵內(nèi)油、氣的體積。v v 由公式 可以看出 :v 泵的余隙百分比越大 , 泵的充滿系數(shù)越低 , 對泵效的影響越大 ; 氣油比越大 , 泵的充滿系數(shù)越低 , 對泵效的影響越大。 因此 , 對于氣油比大的井應(yīng)盡量減小防沖距和防止氣體進(jìn)入泵內(nèi)。RkR11( 四四 ) 漏失的影響漏失的影響v漏失會使泵效降低。常見的漏失包括以下三方面。v1. 油管漏油管漏(螺

12、紋漏、腐蝕穿孔漏、制造缺陷的管壁砂眼等)v2. 選泵不合理選泵不合理(活塞與襯套的配合間隙過大)v3. 深井泵零件磨損和被卡深井泵零件磨損和被卡v包括襯套與活塞工作面、閥球、閥座因磨損或被卡而引起的漏失。造成這種漏失的原因有以下幾種情況 :v(1) 油井出砂 : 砂子會粘附在閥球、閥座上 , 輕則使閥球座不嚴(yán) , 嚴(yán)重時會形成砂卡 , 影響泵效 ; 砂子還會磨損活塞和襯套表面 , 使泵漏失。v(2) 油井結(jié)蠟 : 結(jié)蠟會使閥球關(guān)閉不嚴(yán) , 甚至蠟卡 ; 在泵口結(jié)蠟 , 油流阻力增加 , 使泵充不滿。v(3) 井內(nèi)液體含有腐蝕性物質(zhì) : 如含硫、含氧及地層水中的礦物鹽類會對泵造成腐蝕。v (4)

13、 原油粘度過高 : 油流阻力增加 , 使泵充不滿。v (5) 由于井身彎曲 , 桿、管偏磨 , 落下的金屬碎屑墊住閥球造成漏失。 v (6) 鋼質(zhì)部件磁化 , 使閥球吸在閥罩的邊緣而不能正常工作。( 五五 ) 供液不足的影響供液不足的影響 v 若油層能量低或沉沒度較小時 , 當(dāng)活塞的運動速度大于吸入液體的速度時 , 會使泵充不滿而影響泵效。二、提高泵效的措施二、提高泵效的措施v 泵效是反映抽油設(shè)備工作效率及管理水平的重要指標(biāo)。泵效是反映抽油設(shè)備工作效率及管理水平的重要指標(biāo)。泵效除與泵的工作狀況有關(guān)外泵效除與泵的工作狀況有關(guān)外 , 還與油層條件有著密切的關(guān)還與油層條件有著密切的關(guān)系。因此系。因此

14、 , 為了提高泵效必須對為了提高泵效必須對油井油井及及油層油層兩方面采取措施。兩方面采取措施。 ( 一一 ) 對于油層的措施對于油層的措施v提高和維持油層能量 v 主要是提高和維持油層能量 , 保證有充足的供油能力對于注水開發(fā)的油田 , 合理注水是保證高產(chǎn)、高泵效的根本措施 ; v采取增產(chǎn)措施v 對于井底附近油層物性不好的 , 可采取增產(chǎn)措施提高井底附近油層的滲透率 , 提高油層供油能力。( 二二 ) 油井方面的措施油井方面的措施v1. 選擇油井合理的工作制度選擇油井合理的工作制度v連續(xù)抽油的井油井的工作制度：指的是沖程、沖數(shù)、泵徑和下泵深度 ;v 間抽井油井的工作制度：指的是開、停抽時間。

15、1) 連續(xù)抽油的井v在滿足產(chǎn)量要求的條件下在滿足產(chǎn)量要求的條件下 , 選擇拍汲參數(shù)的最佳配合。選擇拍汲參數(shù)的最佳配合。v選擇油井工作制度的原則是選擇油井工作制度的原則是 : 長沖程、低沖數(shù)、小泵徑及合理的下泵深度。長沖程、低沖數(shù)、小泵徑及合理的下泵深度。v(1) 選用長沖程的優(yōu)點選用長沖程的優(yōu)點v可相對減小沖程損失對泵效的影響可相對減小沖程損失對泵效的影響 , 有利于提高泵效。有利于提高泵效。 v可減小余隙百分比可減小余隙百分比 , 減小氣體對泵效的影響。減小氣體對泵效的影響。 v在沖數(shù)不變的情況下在沖數(shù)不變的情況下 , 可相對提高活塞的運動速度可相對提高活塞的運動速度 , 減小漏失量。減小漏

16、失量。 v(2) 選用低沖數(shù)的優(yōu)點選用低沖數(shù)的優(yōu)點v可減小懸點的慣性載荷和振動載荷可減小懸點的慣性載荷和振動載荷 , 改善抽油機的工作條件。改善抽油機的工作條件。 v有利于提高泵的充滿系數(shù)。有利于提高泵的充滿系數(shù)。v(3) 選用小泵徑的優(yōu)點選用小泵徑的優(yōu)點v 在同樣下泵深度的條件下在同樣下泵深度的條件下 , 泵徑小泵徑小 , 光桿載荷小光桿載荷小 , 可減小沖程損失可減小沖程損失 , 提高提高泵效。泵效。v(4)下泵深度的選擇下泵深度的選擇 , 也直接影響泵效。下泵深度過大會使懸點載荷增加也直接影響泵效。下泵深度過大會使懸點載荷增加 , 增增加沖程損失加沖程損失 ; 下泵深度過小會減小泵的沉沒

17、度下泵深度過小會減小泵的沉沒度 , 增加氣體對泵效的影響增加氣體對泵效的影響 ,也會也會使泵供液不足。使泵供液不足。2) 間抽井間抽井v 當(dāng)?shù)貙庸┮耗芰懿町?dāng)?shù)貙庸┮耗芰懿?, 若連續(xù)抽油會使泵效很低若連續(xù)抽油會使泵效很低 , 不僅不僅浪費動力資源而且會損壞抽油設(shè)備。浪費動力資源而且會損壞抽油設(shè)備。v 為了避免能源和設(shè)備的損耗而采用間抽的方法進(jìn)行采油。為了避免能源和設(shè)備的損耗而采用間抽的方法進(jìn)行采油。v間抽井選擇油井工作制度間抽井選擇油井工作制度是確定油井合理的開、關(guān)井時間是確定油井合理的開、關(guān)井時間 , 使油井供油能力與泵的工作能力相適應(yīng)。使油井供油能力與泵的工作能力相適應(yīng)。 2. 使用油

18、管錨使用油管錨 , 減小沖程損失減小沖程損失v 抽油機工作時抽油機工作時 , 在上下沖程中在上下沖程中 , 由于液柱載荷由于液柱載荷交替作用在抽油桿柱和油交替作用在抽油桿柱和油 管柱上管柱上 , 引起抽油桿柱和引起抽油桿柱和油管柱的彈性伸長和縮短油管柱的彈性伸長和縮短 , 造成沖程損失。造成沖程損失。v 如果用如果用 油管錨將油管柱的下端固定油管錨將油管柱的下端固定 , 則可消除則可消除油管的彈性變形油管的彈性變形 , 減小沖程損失。減小沖程損失。 3. 合理利用氣體能量合理利用氣體能量 , 減小氣體的影響減小氣體的影響v1) 控制套管氣控制套管氣v 對于地層能量較高且具有自噴能力的井對于地層能量較高且具有自噴能力的井 , 應(yīng)控應(yīng)控制套管氣制套管氣 , 利用氣體能量舉油利用氣體能量舉油 , 可以提高泵效可以提高泵效 ; 對于沒有自噴能力但氣油比又較高的井對于沒有自噴能力但氣油比又較高的井 , 可通