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泵效计算与分析 泵效：油井日产液量与泵的理论排量的比值称为泵效。 用公式表示为： （3-78） 一、影响泵效的因素 （一）地质因素 1油井出砂： 2气体的影响： 充满系数： （3-79） 式中 上冲程活塞让出容积； 每冲次吸入泵内的液体体积；如图3-41所示。 图3-41 气体对泵充满程度的影响 图3-41中 表示余隙容积， 表示活塞在上死点时泵内的液体体积， 表示泵内气体的体积，令 称泵内气液比，令 称余隙容积比，将 和R ,K代入式（3-79）得： （3-80） 分析式（3-80）可得出以下结论： （1）K值越小， 值就越大。而减小余隙容积 和增大活塞冲程以增大 都可以减小K值。因此在生产中应使用长冲程和在保证活塞不碰固定阀的前提下，应尽量减小防冲距以减小余隙。 （2）R越小， 值就越大，因此为增加泵效，应尽量减少进泵的气体。 进泵气液比可用下式计算： （3-81） 式中 地面生产气油比； 泵吸入口处的溶解气油比； 沉没压力，MPa； 油井含水体积分数； 3油井结蜡：由于活塞上行时，泵内压力降低，在泵的入口处及泵内极易结蜡，使油流进泵阻力增大，影响泵效。 4原油粘度高：由于油稠，油流进泵阻力大，固定阀和游动阀不易打开和关闭，抽油杆下行阻力大，影响泵的冲程，降低泵的充满系数，使泵效降低。 5原油中含腐蚀性物质，如硫化物、酸性水，腐蚀泵的部件，引起漏失降低泵效。 （二）设备因素 1活塞的有效冲程： 1）静载荷作用下的冲程损失及活塞有效冲程如图3-42， 由于转移载荷 上冲程从油管柱上转移到抽油杆柱上使抽油杆柱伸长了 ，油管柱缩短了 ，悬点向上移动了 一段距离后活塞和泵筒才有相对位移，悬点无效的冲程 称为冲程损失。活塞的有效冲程为 ，光杆冲程有效率为： （3-82） 同理可以分析在下冲程中，由于转移载荷 从抽油杆 上转移到油管上，使抽油杆柱缩短了 ，油管柱深长了 ，悬点向下移动了 一段距离后活塞和泵筒才有相对位移，下冲程的冲程损失和活塞有效冲程与上冲程相同，如图3-40所示。 (3-83) 式中 L 抽油杆柱的总长度，m； E 钢的弹性模量，2.061011Pa； 油管的金属截面积， ，m2； D、d 分别是油管的外径和内径，m； 其它符号同前。 如果用多级抽油杆柱，抽油杆的变形要分段计算后相加，以二级组合杆柱为例： (3-84) 式中 、 分别为各级抽油杆柱的截面积，m2； L1、 L2分别为各级抽油杆柱的长度，m。 由计算 的公式可以看出：冲程损失与转移载荷 成正比，即泵径越大，活塞截面积越大，冲程损失越大，当泵径超过一定的限度（引起的 ）之后，再增大泵径，不但不会增加产量，而且产量会减小。同时，冲程损失还与抽油杆柱长度成正比，抽油杆柱越长，冲程损失越大。因而在深井中为了提高泵效和产量，常用的方法是用小泵深抽。 2）考虑惯性载荷后的活塞有效冲程 与仅考虑静载变形相比，惯性载荷作用使活塞冲程增加了 (3-85) 考虑惯性载荷后的活塞冲程为： （3-86） 2泵的制造质量，安装质量的影响 对于泵的正常间隙漏失影响下的泵效可用下式计算： （3-87） 式中 D泵径，m； 抽汲液体的体积系数； 冲程有效率； 泵的充满系数； 泵的理论排量，m3/d； e活塞与衬套之间的间隙，m； 活塞两端的液柱压差，m； 活塞长度，m； 液体的运动粘度，m2/s； 活塞运动速度，m/s。 （三）工作方式的影响 抽汲参数选择不合理也会降低泵效：参数太大，造成供液不足，液体充不满泵筒影响泵效。泵挂太深，使冲程损失过大降低泵效 考虑以上各种因素后的理论泵效为： （3-88） 式中 考虑原油在地下和地面体积的差别的系数，为体积系数的倒数。 二、提高泵效的措施 （一）地层方面的措施 1对于注水开发的油田，加强注水，保持油层能量高，井中液面高，是保证油井高产量、高泵效生产的根本措施。井中液面高，沉没压力高，一方面增大了原油进泵的动力，另一方面，沉没压力高于饱和压力，可防止原油脱气，减轻气体影响，增大泵的充满系数。 2采取有效的防砂措施，减轻砂粒对泵的磨损，减轻漏失的影响。另外如果砂子在井中沉积，掩埋油层，会增大油流入井阻力降低液面，也会降低泵效。 （二）井筒方面措施 1选择合理的工作方式 选择抽汲参数组合的一般原则是： （1）对于粘度不太大的常规抽油机井应选用大冲程、小冲数和较小泵径，这样既可减小气体影响，又可减小悬点的交变载荷。 （2）对于原油比较稠的井，一般选用大冲程、大泵经、小冲数，可以减小原油经过阀座孔的阻力和原油与杆柱与管柱之间的阻力。 （3）对于连喷带抽的井，则采用大冲程、大冲数、大泵经，快速抽汲可增大对井的诱喷能力。 2确定合理的下泵深度和合理的沉没度 能使 乘积最大的下泵深度和沉没度，即是合理的下泵深度和合理的沉没度。 3使用油管锚减小冲程损失 用油管锚或封隔器将油管下端固定，则可消除油管的弹性伸缩，减小冲程损失。深井中将油管下端锚定还可消除由于内压引起的油管螺旋弯曲，减小冲程损失。 4采用井下油气分离和井口放套管气装置减轻气体影响 如图3-43所示的是利用“回流效应”的简单气锚和带封隔器的井下油气分离器。 图3-43 井下气液分离装置 1 孔眼；2吸入管；3外管；4中心管；5外筒；6套管；7封隔器 （三）设备方面和管理方面的措施 1改善泵的结构提高泵效 针对油井出砂、结蜡、油稠的特殊情况，石油科研人员研制了许多特殊抽油泵。如用在出砂井的防砂卡抽油泵 ,用在含气多的井中的环阀式防气抽油泵 ,用在稠油井中的液压反馈抽稠泵