第三章 有杆泵采油new7-2013

第七节抽油系统工况分析及系统效率一.环空液面探测

1.动液面、静液面及采油指数动液面Hf:pwf对应环空液面高度折算动液面Hfc:静液面Hs:

对应环空液面高度ΔH=HS-Hf对应压差为油层生产压差。2.回声探测法(1)单声道回声仪探测液面(2)双声道回声仪探测液面二、抽油泵工作状况分析典型示功图指某一因素的影响十分明显，其形状代表了该因素影响下的基本特征。稀油正常示功图稠油正常示功图静载理论示功图典型示功图上冲程泵内压力因气体膨胀不能很快降低，固定阀打开滞后(Bˊ点)，加载变缓。下冲程气体压缩，游动阀打开滞后(Dˊ点)，卸载变缓。泵余隙越大，进入泵内气量越多，则BBˊ和

DDˊ越长，“刀把”越明显。泵效降低充满系数实测示功图1.气体对示功图的影响

充不满对示功图的影响充不满特点：下冲程中悬点载荷不能立即减小，只有当柱塞接触到液面时，才迅速卸载。

区别：卸载线较气体影响的卸载线陡而直。液面低供液不足实测图油稠来不及充满实测图液击

因柱塞撞击液面（液击）在抽油泵上会造成很高的冲击应力，使载荷线出现波浪。快速抽汲时往往因液击发生较大的冲击载荷使图形变形得很厉害。液击典型示功图2.泵漏失对示功图的影响

（1）排出部分漏失上冲程悬点载荷不能及时上升到最大值，加载缓慢上冲程后半冲程时，悬点载荷提前卸载，到上死点时悬点又降至C"点。柱塞有效吸入行程BˊCˊ，泵效η=BˊCˊ/S。典型示功图实测示功图(2)吸入部分漏失

延缓了卸载过程，排出阀不能及时打开。下冲程后半冲程使排出阀提前关闭（Aˊ点），悬点提前加载柱塞的有效排出冲程DˊAˊ。泵效η=DˊAˊ/S。典型示功图吸入阀漏失吸入阀严重漏失实测示功图吸入阀和排出阀同时漏失3.柱塞遇卡上冲程悬点载荷先缓慢增加，将被压缩而弯曲的抽油杆柱拉直，到达卡死点位置后，抽油杆柱受拉而伸长，悬点载荷以较大的比例增加。典型示功图下冲程先是恢复弹性变形，到卡死点后抽油杆柱被压缩而发生弯曲。卡死点前后悬点以不同的比例增载或减载，示功图出现两个斜率段。4.带喷井的示功图抽汲过程时游动阀和固定阀处于同时打开状态，液柱载荷基本上不能作用于悬点。示功图的位置和载荷变化的大小取决于喷势的强弱及抽汲液体的粘度。喷势弱、油稠带喷喷势强、油稀带喷5.抽油杆柱断脱抽油杆断脱后的悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆柱重量，只是由于摩擦力，才使其上、下载荷线不重合。图形的位置取决于断脱点深度。抽油杆柱的断脱位置与带喷井示功图区别：

带喷井泵效高、产量高，而断脱井则无产量。典型示功图6.其它情况油井出砂结蜡管式泵柱塞脱出工作筒

防冲距过小柱塞碰固定阀由于泵的工作条件比较复杂，在解释示功图时，必须全面了解油井情况（井下设备、管理措施、目前产量、液面、气油比以及以往的生产情况等），才能对泵的工作状况和故障原因做出正确的判断。上述示功图分析往往只能对泵的工作状况做某些定性分析，而无法做出定量的判断。三、井下示功图的计算机诊断1．理论基础Gibbs(1966)提出的带粘滞阻尼的波动方程边界条件悬点动载荷光杆位移抽油杆任意深度x断面的位移随时间的变化：抽油杆柱任意深度x断面上的动载荷随时间的变化为：阻尼系数C

张琪等人(1984年)根据等摩擦功原理提出的粘滞阻尼系数。2．诊断技术的应用(1)判断泵的工况和计算泵的排量油管锚定油管未锚定气体影响供液不足排出部分漏失

固定阀漏失(2)各级杆柱应力计算根据抽油杆柱各级顶部断面上的示功图就可以计算该断面上的最大、最小应力、许用应力以及应力范围比，并判断抽油杆柱是否超载及杆柱组合是否合理。(3)计算和分析抽油机扭矩平衡及功率根据悬点载荷和抽油机扭矩因数计算绘制扭矩曲线，并计算分析抽油机平衡状况和功率利用情况。(4)估算泵的吸入压力及预测油井产量

由泵的示功图确定液体载荷,则泵两端压差即为

/A。再用油管与抽油杆之间的环空两相流压力梯度确定泵的排出压力po，估算泵吸入压力：通过计算机诊断可全面了解抽油系统的工况及存在的问题，有利于加强措施的针对性，减少作业的盲目性，提高措施的成功率。四、系统效率1.系统效率指系统有效功率P有与系统输入功率P入的比值

井下效率η井指抽油系统的有效功率（水功率）P有与光杆功率P光的比值。P有与P光之差反映了井下摩擦、杆柱振动和惯性以及漏失等因素引起的功率损失。以光杆悬绳器为界抽油系统的地面效率η地即为抽油机效率是指光杆功率P光与抽油机输入功率P入的比值，地面部分的能量损失发生在电动机、皮带和减速器、四连杆结构中。K为有效载荷系统系数；η1、η2、η3、η4分别为电动机、皮带及减速器、四连杆机构的效率。需在电动机输出轴和减速器的输入和输出轴上贴电阻应变片，分别测量各点功率2.有效功率指在一定的扬程下，以一定排量将井下液体举升到地面所需的功率。即有效扬程:4.光杆功率指抽油机传递给光杆上的功率。包括光杆提升液体和克服井下各种阻力所消耗的功率3.电动机输入功率指拖动抽油机所用电动机的实际输入功率。五、提高系统效率的途径1.应用系统效率控制图

一、二区：系统设计合理、抽汲参数匹配得当，系统效率较高；三区：设备能力过大，供液不足；调整区：设备能力偏小！控制区：系统效率较高，但泵吸入口压力过高！五、提高系统效率的途径1.应用系统效率控制图

五、提高系统效率的途径2.采用节能设备

(1)节能型抽油机

(2)节能电动机——高转差率电机（转速n随扭矩M变化）

(3)天然气发动机

(4)特种抽油杆及杆柱配套器——玻璃钢抽油杆、空心抽油杆、连续抽油杆等

P123文献[2]有杆抽油系统3.加强抽油机井的科学管理水平

(1)对机杆泵进行优化设计（2）对低效井适时诊断（3）严防非正常漏失

(4)日常管理

调抽油机平衡适当调节皮带及盘根盒的松紧程度驴头-光杆-井口对中抽油机润滑4．采用监测控制技术

(1)泵空控制技术

(2)变速控制技术

提高采油二厂抽油机井系统效率的技术措施

（1）通过以下措施进一步提高抽油机井地面效率：①重新调整平衡状况不好的抽油机。②安装补偿电容，合理选择补偿量，提高电机功率因数。③进一步强化抽油机保养，及时调整抽油机胶带数量和松紧程度，强化各零部件之间的润滑程度，确保抽油机设备的良好运行状态。④根据井的实际工作情况，适时更换相应功率的电机，防止“大马拉小车”现象。(2)通过以下技术措施提高井下系统效率：①优化泵挂深度。应根据地层能力（地层压力）和地层供液能力，选择合理的泵挂深度。②合理选择泵径、冲程、冲次。对于稠油、含气井，采用长冲程中低冲次有利于降低悬点动载、减小泵速，同时有利于减小冲程损失带来的影响。而连抽带喷井，应采用中高冲次，以增强诱喷效果。③合理优化杆管柱结构。通过优化，合理选择油管抽油杆组合，在满足生产要求条件下，提高杆柱利用率，减小冲程损失。④采取合适的井筒降粘措施以降低进泵阻力和在油管中的流动阻力。降粘方法推荐采用掺热稀油（利用伴生气加热掺稀稀油）和化学降粘方法。⑤加强对单井井底压力的检测和对其含水率的跟踪分析，尽量保持生产制度的稳定，通过控制产量抑止边底水的过快锥进。提高采油二厂抽油机井系统效率的

技术措施⑥以系统效率或产液量最高为目标，考虑供排协调、原油粘度等，对机抽系统进行优化设计，提高井下效率。优化设计时，可按以下分类选择不同的目标函数：

a、供液充分且动液面较深的井。以系统效率为目标函数确定合理的下泵深度及进行优化设计。

b、自喷转抽井。以产量最高为目标函数，以求带喷生产。

c、间抽井。应以产液量最大或经济效益最高为目标函数。

d、普通稠油井。这类井可以系统效率最高或产液量最大为目标函数。

e、对于环空掺稀降粘或加热降粘的稠油井，推荐以经济效益最高作为目标函数。⑦对下泵深度较大，特别是动液面较深的井安装油管锚，减小冲程损失。提高采油二厂抽油机井系统效率的

技术措施提高采油二厂抽油机井系统效率的

技术措施（3）、其