泵效、动液面、流静压、断脱点

1、n 在油田开发过程中，如油井不能自喷，则必须借在油田开发过程中，如油井不能自喷，则必须借助机械的能量进行采油。机械采油是指人为地通过各助机械的能量进行采油。机械采油是指人为地通过各种机械从地面向油井内补充能量举油出井的生产方式种机械从地面向油井内补充能量举油出井的生产方式。目前使用的机械采油分为有杆泵采油和无杆泵采油。目前使用的机械采油分为有杆泵采油和无杆泵采油两种方法。在有杆泵采油中两种方法。在有杆泵采油中, ,抽油机井采油是咱们油田抽油机井采油是咱们油田乃至中石油目前应用最广泛的一种机械采油方式。乃至中石油目前应用最广泛的一种机械采油方式。抽油机井相关计算抽油机井相关计算(一一)尤立红尤立

2、红20142014年年4 4月月Page 3目目 录录深井泵效率计算深井泵效率计算动液面计算动液面计算其他相关计算其他相关计算抽油装置抽油装置n抽油泵的工作环境在抽油泵的工作环境在井下，它的工作状态咱们是井下，它的工作状态咱们是看不到的，同时，它在工作看不到的，同时，它在工作中还会受到制造质量，安装中还会受到制造质量，安装质量、砂、蜡、水、气、稠质量、砂、蜡、水、气、稠油等多种因素的影响。那么油等多种因素的影响。那么，抽油泵就不能实现抽油泵就不能实现100%100%工工作作。我们用。我们用“泵效泵效”来表示来表示泵的工作效率。泵的工作效率。Page 5抽油机井一、泵效一、泵效n 泵效泵效：在抽

3、油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。在抽油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。%100理QQ：泵效：泵效 % % ； Q Q：实际产液量：实际产液量 m m3 3/d /d ； Q Q理理: :理论排量理论排量 m m3 3/d/d； 抽油杆柱带动活塞向抽油杆柱带动活塞向下下运运动。动。P P2 2上上升升，当，当P P2 2PP3 3时，固定时，固定阀就阀就关关闭，当闭，当P P2 2PP1 1时，游动阀时，游动阀被顶被顶开，开，排液出泵。排液出泵。抽油杆抽油杆 缩短缩短油油 管管 伸长伸长1 1、抽油泵的工作过程示意、抽油泵的工作过程示意 抽油杆柱带动活塞向抽油杆柱带动活塞向上上

4、运动。运动。游动阀游动阀关关闭，闭，P P2 2随之随之降降低，当低，当P P3 3PP2 2时，固定阀打时，固定阀打开开，吸液进泵吸液进泵而排液出井。而排液出井。抽油杆抽油杆 伸长伸长油油 管管 缩短缩短卸载卸载加载加载P P1 1P P2 2P P3 3 这样，柱塞不断上下运动，吸入凡尔及排出凡尔也这样，柱塞不断上下运动，吸入凡尔及排出凡尔也不断交替关闭的打开，结果使油管内液面不断上升，一不断交替关闭的打开，结果使油管内液面不断上升，一直升到井口，排入出油管线。直升到井口，排入出油管线。 抽油泵的工作过程是由三个基本环节所组成，即柱塞抽油泵的工作过程是由三个基本环节所组成，即柱塞在泵内让出

5、容积，原油进泵和从泵内排出原油。在泵内让出容积，原油进泵和从泵内排出原油。 在理想的情况下，泵活塞上在理想的情况下，泵活塞上 、下一个行程所排出的下一个行程所排出的液量等于活塞在泵中所让出的体积。用公式表式如下：液量等于活塞在泵中所让出的体积。用公式表式如下： V V活活F F S S光光 DD2 24 4 S S光光式中式中 V V活活- - 一个冲程的排液量一个冲程的排液量 F F - 活塞截面积，活塞截面积，2 2 S S光光- - 活塞的理论冲程（光杆冲程）长度活塞的理论冲程（光杆冲程）长度 D D - 活塞直径活塞直径m m2 2、理论排量、理论排量： 光杆冲程：光杆冲程：指抽油机指

6、抽油机驴头由下死点移动到上死点所走驴头由下死点移动到上死点所走过的距离。（米）过的距离。（米）冲数：冲数：是指抽油机驴头一分钟内上下往返的次数，是指抽油机驴头一分钟内上下往返的次数，次分钟次分钟 泵的每分钟的排量为：泵的每分钟的排量为： V V 分分= =DD2 24 4 S S光杆光杆n n 式中：式中：V V分分-泵的每分钟排量泵的每分钟排量 n-n-冲数，次分冲数，次分2 2、理论排量、理论排量：泵径（）泵径（）3232383844445656707083839595柱塞截面积（柱塞截面积（2 2）8.048.0411.3411.3415.2115.2124.6324.6338.4338

7、.4354.0854.0870.8570.85系数系数1.161.161.631.632.192.193.543.545.545.547.797.7910.210.2 泵每日的理论排量泵每日的理论排量V V理理： V V理理= =DD2 24 4S S光光n n 60602424 =1440 =1440 DD2 24 4S S光光n n ( (体积排量体积排量) ) Q Q理理= 1440= 1440DD2 24 4S S光光n n 混混 ( (重量排量重量排量) ) 为了加速对理论排量的计算，将上式简化为：为了加速对理论排量的计算，将上式简化为： Q Q理理= = K KS S光光n n 混

8、混 排量系数排量系数K K 。它是一个和泵径有关的系数。它是一个和泵径有关的系数。 K K= 1440= 1440DD2 24 4不同泵径截面积和日排量系数不同泵径截面积和日排量系数2 2、理论排量、理论排量： 某抽油机井泵径某抽油机井泵径7070mmmm，冲程冲程5 5m m，该井在生产过程中抽油泵泵效该井在生产过程中抽油泵泵效为为7070，要使该井实际产液量达到，要使该井实际产液量达到7878m m3 3 / / d d，那么在现有的泵径和冲程那么在现有的泵径和冲程组合及泵效前提下，应选择多大的冲次才能满足产液的需要。组合及泵效前提下，应选择多大的冲次才能满足产液的需要。3 3、例题、例题

9、： 1 1）计算理论排量）计算理论排量由由=V=V实实/ /V V理理100100可知可知 V V理理 V V实实/ / 78 78 /70%/70%111.4111.4（3 3 / / ）2 2）计算冲次）计算冲次由由V V理理=1440=1440DD2 24 4S S光杆光杆n n 可知可知（4 4 V V理）（理）（ 1440 1440DD2 2 S S光杆光杆）（ 4 4 111.4 111.4） （ 1440 1440. . . .2 2 ）（次分）（次分）答：在现有的泵径和冲程组合下答：在现有的泵径和冲程组合下应选择应选择4 4次每分钟次每分钟的冲次才能满足预计产液量的需要。的冲次

10、才能满足预计产液量的需要。解：已知：解：已知：D D70700.0700.070，S S5 5，70%70%，V V实实7878m m3 3 / / d d 求：冲次？求：冲次？通过理论排量和抽油泵泵效公式不难看出：通过理论排量和抽油泵泵效公式不难看出：V V理理= 1440= 1440D D2 24 4S S光杆光杆n n 混合液混合液( (重量排量重量排量) )=V=V实实/ /V V理理1001001 1）在泵效、理论排量计算公式涉及的六个参数中，只要知道其中四个参数便在泵效、理论排量计算公式涉及的六个参数中，只要知道其中四个参数便可求出任意一个末知数。可求出任意一个末知数。2 2）利用

11、理论排量公式可选择抽油井工作制度。利用理论排量公式可选择抽油井工作制度。3 3）在计算泵效时，油井的实际产液量和理论排量单位必须统一。在计算泵效时，油井的实际产液量和理论排量单位必须统一。4 4）在计算重量排量时，如题中没给出原油密度，一般情况下均按在计算重量排量时，如题中没给出原油密度，一般情况下均按 0.86 0.86计算计算。5 5）通过泵效的高低还可以判断油层的供液能力；判断油井参数选择是否合理通过泵效的高低还可以判断油层的供液能力；判断油井参数选择是否合理；判断深井泵的工作状况。；判断深井泵的工作状况。4 4、应用、应用Page 13目目 录录深井泵效率计算深井泵效率计算动液面计算动

12、液面计算其他相关计算其他相关计算动液面：动液面：油井正常生产时，所测油套环形空间内的液面深度。油井正常生产时，所测油套环形空间内的液面深度。静液面：静液面：油井关井后，油套环形空间内液面恢复到静止（与地层压力相平油井关井后，油套环形空间内液面恢复到静止（与地层压力相平衡）后所测得的液面深度。衡）后所测得的液面深度。套压：套压：它表示油套管环形空间内油和气在井口的它表示油套管环形空间内油和气在井口的 剩余压力又叫压缩气体剩余压力又叫压缩气体压力。压力。流压：流压：油井正常生产时所测得的油层中部压力。油井正常生产时所测得的油层中部压力。静压：静压：油井生产到某一阶段关井后，待压力恢复到稳定时所测得

13、的油层中油井生产到某一阶段关井后，待压力恢复到稳定时所测得的油层中部的压力。部的压力。沉没度：沉没度：深井泵沉没在动液面以下的深度。深井泵沉没在动液面以下的深度。1 1、相关名词、相关名词2 2、液面的识别、液面的识别波形波形B B是声波脉冲由井口传播至回音标，又反射到井口记录下的是声波脉冲由井口传播至回音标，又反射到井口记录下的脉冲信号。脉冲信号。波形波形C C是声波脉冲由井口传播到液面，再由液面反射到井口记录是声波脉冲由井口传播到液面，再由液面反射到井口记录下的脉冲信号。下的脉冲信号。波形波形A A是在井口记录下来的声波脉冲发生器发出的脉冲信号。是在井口记录下来的声波脉冲发生器发出的脉冲信

14、号。2 2、液面的识别、液面的识别LeLe表示电磁笔从井口波到液面反射波在记录纸带上所走的距离表示电磁笔从井口波到液面反射波在记录纸带上所走的距离, ,单位单位mmmm。LsLs表示电磁笔从井口波到音标反射波在记录纸带上所走的距离，表示电磁笔从井口波到音标反射波在记录纸带上所走的距离，单位单位mmmm。2 2、液面的识别、液面的识别LsLe波形波形A A为井口波，波形为井口波，波形B B，C C分别为回音标、液面反射波形。分别为回音标、液面反射波形。b b、c c、d d为油管接箍波形。为油管接箍波形。井口波井口波液面波液面波接箍波接箍波2 2、液面的识别、液面的识别3 3、液面计算方法、液面

15、计算方法 利用声波在环形空间中的传播速度和测得的反射时间利用声波在环形空间中的传播速度和测得的反射时间来计算其位置。来计算其位置。2tL式中：tL液面深度，液面深度，m声波传播速度声波传播速度，m/s声波从井口到液面后再返回到井口声波从井口到液面后再返回到井口 所需要的时间，所需要的时间，s s（1 1）利用回音标计算液面深度）利用回音标计算液面深度211tL112tL222tL音222tL音21tLtL音12tLLt音3 3、液面计算方法、液面计算方法上式中：上式中：2121ttLL、音液面深度，液面深度，m m音标下入深度，音标下入深度，m m声波脉冲自井口至液面、音标后，又返回到井口所需

16、要的时间，声波脉冲自井口至液面、音标后，又返回到井口所需要的时间，s s声波脉冲信号在油套环形空间中的传播速度，声波脉冲信号在油套环形空间中的传播速度，m/sm/sLeLs纸eLt 1纸sLt 221ttLL音esLLLL音式中：音L音标下入深度音标下入深度，m3 3、液面计算方法、液面计算方法油层油层4 4、液面折算压力液面折算压力如左图演示：观察小孔越低，水喷得越急。如左图演示：观察小孔越低，水喷得越急。上述实验表明：液体对容器侧壁有压强，压强上述实验表明：液体对容器侧壁有压强，压强随深度的增加而增大。随深度的增加而增大。液体压强的计算公式是：液体压强的计算公式是： P Pghgh 式中：

17、式中： 为液体密度为液体密度, ,单位用单位用kg/mkg/m3 3; ; g g9.8N/kg;9.8N/kg; h h是液体内某处的深度单位用是液体内某处的深度单位用m;m; P P为液体压强为液体压强, ,单位用单位用Pa.Pa.1 1）相关的知识点）相关的知识点例例 题题： 某圆柱形容器内装密度某圆柱形容器内装密度0.80.83 3的液体，高度为的液体，高度为120120米，圆柱半径为米，圆柱半径为2 2米，求容器底部受到的压强？米，求容器底部受到的压强？解：由解：由P Pghgh0.80.8100010009.89.8120120940800940800（）1 1M M10106 6

18、P Pa a所以所以P P94080094080010106 60.94080.9408（MPaMPa）由上式我们可以看出：我们常取由上式我们可以看出：我们常取1010，所以上式中，所以上式中0.80.8* *10001000* *9.89.8* *12012010106 6可以写成可以写成0.80.8* *120120100100静液柱压力静液柱压力= = H H液柱深度液柱深度液体密度液体密度100100 得出结果的单位为得出结果的单位为M M。120P P流压流压（H H中中- -H H动动） 混混100+ 100+ P P套套P P静压静压（H H中中- -H H静静） 混混100+

19、100+ P P套套油层油层2 2）流、静压的计算公式）流、静压的计算公式 某井油层中部深度为某井油层中部深度为18271827，动、静液面深度分别为，动、静液面深度分别为700700和和400400，混合液密度为，混合液密度为0.90.93 3，套压，套压1.01.0MPMP，根据所给数据计算该，根据所给数据计算该井流、静压。井流、静压。解：已知解：已知混混0.90.93 3P P套套1.01.0MPMPH H中中18271827H H动动 700700，H H静静400400 求：求：P P静？静？P P流？流？例题例题：由由P P流压流压（H H中中- -H H动动） 混混100+ 10

20、0+ P P套套 （1827-7001827-700） 0.9 0.9 100 +1.0 100 +1.0 11.14 11.14（ M M） P P静压静压（H H中中- -H H静静） 混混100+ 100+ P P套套 （1827-4001827-400）0.90.9100+ 100+ 1.01.0 13.84 13.84 （ M M）1 1）流压的大小与油井生产有着直接的关系，对于自喷井来说：如果流压的大小与油井生产有着直接的关系，对于自喷井来说：如果流压低于井筒液注对井底的回压，那么油井就要停喷。对于抽油井来流压低于井筒液注对井底的回压，那么油井就要停喷。对于抽油井来说：正常生产时，

21、如果井底流压高，油井生产能力就旺盛。说：正常生产时，如果井底流压高，油井生产能力就旺盛。2 2）流压的高低与静压有着直接的关系，静压克服渗滤阻力流到井底流压的高低与静压有着直接的关系，静压克服渗滤阻力流到井底的压力就叫流压。的压力就叫流压。3 3）流压的大小可通过井口油嘴调节，放大油嘴流压下降，生产压差流压的大小可通过井口油嘴调节，放大油嘴流压下降，生产压差增大，产量增加，但不是无限度的。增大，产量增加，但不是无限度的。启示：启示：4 4）对易出砂的井来说，生产压差增大将使油井出砂加剧，所以在日常管）对易出砂的井来说，生产压差增大将使油井出砂加剧，所以在日常管理中严禁随意放大生产压差采油。理中

22、严禁随意放大生产压差采油。5 5）静压的大小反映了油层能量的大小，如果注水开发油田注采比大于）静压的大小反映了油层能量的大小，如果注水开发油田注采比大于1 1，此时目前地层压力大于原始地层压力，反之小于原始地层压力。，此时目前地层压力大于原始地层压力，反之小于原始地层压力。6 6）在流静压计算公式中因为流静压是靠动液面和静液面折算求出的，所）在流静压计算公式中因为流静压是靠动液面和静液面折算求出的，所以知道了流以知道了流 压和静压同样可以求出动、静液面深度；根据地饱压差压和静压同样可以求出动、静液面深度；根据地饱压差和流饱压差的概念，利用流静压计算公式还可折算出脱气点的位置。和流饱压差的概念，

23、利用流静压计算公式还可折算出脱气点的位置。启示：启示：Page 29目目 录录深井泵效率计算深井泵效率计算动液面计算动液面计算其他相关计算其他相关计算1 1：某注水井油层中部深度为：某注水井油层中部深度为12001200米，关井米，关井7272小时后测得的井口压力小时后测得的井口压力为为2.42.4MPaMPa求地层静压？求地层静压？( (注入水密度为注入水密度为1.051.05t t 3 3 ，重力加速度为重力加速度为 1010m m s s2 2) ) 注水井求静压：注水井求静压：解：解： P P井口井口= =2.42.4 MPaMPa p p液柱液柱= = gh=1.05gh=1.05*

24、 *10001000* *1010* *1200 1200 10106 6 =1.05=1.05* *1010* *1200120010103 3 = 12.6 = 12.6 MPaMPa P P静静= =P P井口井口+ +P P液柱液柱=2.4 + 12.6 = 15.0=2.4 + 12.6 = 15.0 MPaMPa2 2：某注水井油层中部深度为：某注水井油层中部深度为10001000米，该注水井闸门关至水表指针不动米，该注水井闸门关至水表指针不动时的井口油压为时的井口油压为3.73.7，求注水井启动压力，求注水井启动压力( (注入水密度为注入水密度为1.051.05t t 3 3 ，

25、重力加速度为重力加速度为 10 10m m s s2 2) ) 注水井求启动压力：注水井求启动压力： 解：解： P P井井口口= =3.73.7 MPaMPa P P液柱液柱= = gh=1.05gh=1.05* *10001000* *1010* *1000 1000 10106 6 =1.05 =1.05* *1010* *1000100010103 3 = 10.5 = 10.5 MPaMPa P P启动启动= =P P井口井口+ +P P液柱液柱=3.7 + 10.5 =3.7 + 10.5 = 14.2 = 14.2 MPaMPa 3 3：如示功图显示，某井抽油杆断脱，该：如示功图显示，某井抽油杆断脱，该 示功图中线距横坐标示功图中线距横坐标1010mmmm，动动力仪力比为力仪力比为2 2KNKNmmmm，抽油杆柱在液体中的质量为抽油杆柱在液体中的质量为3.624 3.624 kg/mkg/m，试求抽，试求抽油杆断脱点以上抽油杆的长度？油杆断脱点以上抽油杆的长度？( (g=9.8m g=9.8m s s2 2) )SP10mm动力仪力比动力仪