浅议影响泵效的原因及提高泵效的措施

浅议影响泵效的原因及提高泵效的措施

一、

泵的排量及泵效活塞上、下活动一次叫一个冲程。依据泵的工作原理可知，在一个冲程内完成进油与排油的过程。在抱负状况下，活塞上、下一次进入和排出的液体体积都等于活塞让出的体积V。活塞上冲程：吸入泵内的油量V=fp.s式中

fp——活塞面积，m2；

s——光杆冲程长度，m。排出井外体积V1=（fp–fr）s式中

fr——抽油杆的截面积，m2。活塞下冲程：泵吸入的油的体积V将通过游动凡尔排到活塞上部的管中，由于有相当冲程长的一段光杆从井外进入油管，因此，将排出井外体积V2=frs所以活塞每一冲程（活塞上、下一次）排出井外的油体积V=V1+V2=（fp–fr）s+frs=fps,即每一行程吸入泵内油的体积分上、下冲程两次排出井外。每日排量qt=1440nv

式中

qt——泵的理论排量，m3/d；

n——冲次，次/min；其余符号同前。在抽油井生产中，实际抽出的液量q，一般都比理论产量qt低，两者的比值叫抽油系数，或叫泵效，用η表示，即：η=q/qtη愈大，说明泵的工作实效愈好，但在正常状况下，若η达到0.7~0.8,就认为泵的工作是良好的。只有自喷井刚转入抽油时，油井连抽带喷，此时的η才接近或大于1。实际生产中，η往往低于0.7，甚至很低。这是由于深井泵受各种因素影响的结果。

二、

影响泵效的因素（一）冲程损失的影响由于抽油杆、油管在工作过程中承受交变载荷，从而引起抽油杆和油管的弹性伸缩，使活塞冲程小于光杆冲程，并削减了活塞让出的体积，造成泵效降低。以下就静载荷及惯性载荷引起抽油杆、油管弹性变形，及其对活塞冲程的影响介绍如下：1．1．静载荷对活塞冲程损失的影响当驴头从下死点开头上行时，游动凡尔关闭，液柱重量作用在活塞上，使抽油杆发生弹性伸长，抽油杆虽然由下死点向上走了λr距离，即悬点从位置A移到B，但活塞尚未发生移动，所以抽不出油，λr即为抽油杆柱的伸长。油管由于卸去液柱重量而缩短一段距离λt，悬点位置由B移至C，此时虽然通过抽油杆带着活塞一起向上走了λt的距离，但活塞与泵筒之间仍无相对运动，因此，抽不出油来，吸入凡尔也仍是关闭的。当驴头位置由C连续向上移动时，活塞才与泵筒发生相对位移，井口出油，吸入凡尔打开吸入液体，始终移到上死点D点，走完上冲程。由上述可知：驴头冲程为s而活塞冲程为sp。则s-sp=λ=λr+λt

同理，悬点由上死点开头下冲程时，吸入凡尔关闭，排出凡尔打开，液柱载荷由抽油杆移到油管上，使抽油杆缩短λr，油管伸长λt。当驴头下行λ=λr+λt距离之后，活塞与泵筒才有相对运动，才开头抽油。因此，下冲程与上冲程一样，活塞冲程比驴头冲程小λ值，λ称为冲程损失。由于冲程损失使泵效降低的数值ηλˊ为L：

ηλ′=（s-sp）/s=λ/sλ值依据虎克定律算出：λ=WlˊL/E(1/fr+1/ft)=fprlL2/E(1/fr+1/ft)

对于多级抽油杆，以2级为例，λ值为：

λ=Wlˊ/E(L1/fr1+L2/fr2+L/ft)

式中

λ——冲程损失，m；

Wl——上、下冲程中静载荷之差，即液柱载荷，Wl=fprlL*10-4，N；

fp、fr、ft——活塞、抽油杆、油管截面积，cm2

L——抽油杆柱总长度，m；

γ1——液柱重量，N/m3；

E——钢的弹性模数，2.1*107N/cm2

L1、L2——每级抽油杆的长度，m；

fr1、fr2——每级抽油杆的截面积，cm2

例

田

井油管直径21/2″（外径73毫米、内径62毫米），选用38毫米杆式泵，下泵深度为1400米，由直径7/8″抽油杆580米；直径3/4″抽油杆820米组成二级抽油杆柱，井内液体重度为8600N/m3，驴头冲程为1.8米，试计算冲程损失及对泵效的影响。解

WL=fpLγ1=π/4D2Lγ1

=3.14/4*0.0382*1400*8.6

=13.648KN(或13648N)查表3-4得7/8″、3/4″抽油杆的截面积分别3.8平方厘米、2.85平方厘米。ft=π/4（7.32-6.22）=11.65平方厘米

λ=Wlˊ/E(L1/fr1+L2/fr2+L/frt)

=13684/2.1*107(580/3.8+820/2.85+1400/11.68)

=0.36米

对泵效的影响ηλ=λ/s=0.36/1.8=20%2.惯性载荷对活塞冲悬点上升到上死点时,抽油杆在向上最大惯性载荷作用下减载而缩短,因此,悬点到上死点后,抽油杆在惯性力作用下带着活动塞仍连续上行,使活塞比静截变形时,向上多移动一段距离λˊ。当悬点下行到下死点时，抽油杆受到向下的最大惯性力，使抽油杆伸长，活塞又比静截荷变形时向下多移动一段距离λ″。由上述可知：在惯性载荷作用下，使活塞冲程比只有静载荷变形时要增加λpλp=λˊ+λ″式中λp——由于惯性载荷的作用，使活塞冲程增加的数值。依据虎克定律计算：

λp=λ+λ″

=L/frE.Wrsn2/2*1790(1-r/l)+L/frE.Wrsn2/2*1790(1+r/l)

=Wrsn2L/1790frE上式中由于抽油杆柱上各点所承受的惯性力不同,计算中取其平均值,即取悬点惯性载荷的一半.静载荷和惯性载荷对活塞冲程的影响为:惯性载荷引起的抽油杆柱变形会使活塞冲程增大，有利于提高泵效。但惯性载荷增加会使悬点最大载荷增加，最小载荷减小，抽油杆受力状况变坏。因此，通常并不采纳快速抽汲增加惯性载荷的方法来增加活塞冲程。（二）气体对泵效的影响当活塞在下死点位置时，在泵的排出凡尔与吸入凡尔之间有肯定的距离，这个距离叫防冲距，两凡