采油工程第三章 有杆泵采油5-6.ppt

1、,其中,第五节 泵效计算与分析,油井日产液量 与泵的理论排量 的比值称为泵效,一、影响泵效的因素,根据深井泵的工作条件和环境，可把影响泵效的因素归结为三大方面,(一)地质因素,(二)设备因素,（三）工作方式的影响,(一)地质因素,1、油井出砂：砂子磨损、砂卡、砂埋,2、 气体和充不满的影响,气锁：由于气体在泵内的压缩和膨胀，使得吸入阀 无法打开而抽不出油，这种现象称为“气锁”。,充满系数:是指上冲程吸入泵内的液体的体积 与活塞让出容积 之比，即,其值越高，泵效越高,定义：,可导出充满系数表达式为：,K为泵的余隙比；,R为泵内的气油比；,讨论：,要使R减小,增大沉没度 安装气锚,减小防冲距，增大

2、冲程,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。,3、油井结蜡 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 油流进泵阻力大，降低泵的充满系数 抽油杆下行阻力大，影响泵的冲程。,(二)设备因素,1、活塞的有效冲程,载荷在上下冲程中，在杆柱和管柱间来回转移，从而引起杆柱和管柱伸长和缩短。抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩，将减小活塞冲程，因而降低泵效。,(1)静载荷作用下的冲程损失及活塞有效冲程,转移载荷,上冲程中：抽油杆加载，油管卸载。,下冲程：开始时固定阀关闭。 抽油杆卸载，油管加载,*实际上，抽油杆和油管的伸缩是同时进行的。 冲程损失

3、: 由于抽油杆柱与油管柱的弹性伸缩使活 塞冲程小于光杆冲程的值。,活塞冲程 ：,静冲程损失,光杆冲程有效率为：,值可根据虎可定律来计算：,多级抽油杆柱，以二级组合杆柱为例：,分析算式可以看出：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。因此，并不是泵径越大，产量越高，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。,(2) 惯性载荷对活塞冲程的影响,活塞冲程比只有静载荷作用时要增加 ：,上死点：aA 最大，向下；PG 最大，向上，杆压缩， 多向上移动 ；,下死点：aA 最大，向上； PG 最大，向下，杆拉 长， 多向下移动 。,在静载荷和惯性载荷的共同作用下

4、，活塞冲程为：,* 惯性载荷增加sp ，同时Pmax增加，Pmin降低，杆受力条件变差。所以，不采用增加惯性载荷的方法增加sp ，即不采用快速抽油的方法。,习题1 某井下入56mm泵，抽油杆为二级杆组合，杆径22mm，长307.86米；杆径 19mm，长684.13米。油管73mm，原油密度857kg/m3,不含水。冲程2.1米，冲数9r/min,单井日产液量为28t/d。求： 泵效 (2)静冲程损失及其影响泵效的降低值 (3)惯性载荷引起的超行程及其影响泵效的增加值 习题2 某井油管73mm，下入44mm泵，泵挂深度1200米。抽油杆为二级杆组合，2219(0.40.6)。抽汲液体密度900

5、kg/m3。冲程2.1米，冲数9r/min,单井日产液量为20t/d。求： (1)泵效 (2)静冲程损失及其影响泵效的降低值 (3)惯性载荷引起的超行程及其影响泵效的增加值,2泵的制造质量，安装质量的影响，例如球与球阀关闭不严，活塞与衬套间隙配合选择不适当等都会引起漏失影响泵效。,抽汲参数选择不合理也会降低泵效。例如参数太大，理论排量远远大于地层的供液能力，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。,（三）工作方式的影响,二、提高泵效的措施,(二) 井筒方面的措施,1对于注水开发的油田，加强注水，保持油层能量高，液面高。 2采取有效的防砂措施。,（一）地层方面的措

6、施,1. 选择合理的工作方式 在保证泵的理论排量不变，即 、s、n的乘积不变，改变各个参数的大小时，泵效也改变，如果选用合理的参数，泵效可提高。,一般选用大冲程、小冲数、适当的泵径,3、 使用油管锚 使用油管锚将油管下端固定，则可消除油管变形，从而减小冲程损失。,2、确定合理的下泵深度和合理的沉没度,下泵深度越小，冲程损失越小，泵效越高； 下泵深度越大即沉没度越大，沉没压力越高，气体影响越小。 使 乘积最大的，即是合理的下泵深度和合理的沉没度。,4、采用井下油气分离和井口放套管气装置减轻气体影响,1改善泵的结构提高泵效,2改善泵的材料提高泵效,3加强检泵作业质量防止漏失,（三）设备方面和管理方

7、面的措施,油井生产分析的目的是了解油层的生产能力、设备能力以及他们的工作状况，为进一步制定合理的技术措施提供依据，使设备的抽油能力与油层的供油能力相适应，充分发挥油层潜力，并使设备在高效率下正常工作，以保证油井高产量高泵效生产。抽油机井的分析应包括以下内容： （1）了解油层生产能力及工作状况，分析是否已发挥了油层潜力，分析判断油层不正常工作的原因。 （2）了解设备能力及工作状况，分析设备是否适应油层生产能力，了解设备利用率，分析判断设备不正常工作的原因。 （3）分析检查措施效果。,第六节 有杆抽油系统工况分析,与静液面相对应的井底压力，既是油层压力（静压），若井口压力为零时，静压与静液面的关系

8、为：,一、抽油机井液面测试与分析,（一）静液面、动液面及米采油指数,静液面：是关井后环形空间中的液面 恢复到静止时的液面,从井口到液面的距离 称为静液面深度,从油层中部到静液面的距离 称为静液 面高度。,动液面：是油井生产期间油套管环形空间的液面。,动液面高度 ：油层中部到动液面的距离。,沉没度 ：泵的吸入口沉没在动液面以下的深度。,动液面深度 ：井口到动液面的距离,井底流压与动液面的关系为：,油井的采油指数为：,令 ，则油井的流动方程可表达为：,式中 Q 油井产量，t /d； K 称为米采油指数，t /(dm)。 米采油指数 K 和采油指数 J 一样，也表示单位生产压差下的原油日产量，只是这

9、时的生产压差是用液柱高度差或液面深度差表示。,（二）液面位置的测量 原理：利用回声仪测量声波从井口传播到液面再返回到井口所用的时间t，再求出声波在环形空间中传播的速度，则液面深度为：,为了求出声波在环形空间中传播的速度，在距离井口一定深度 处安装音标。,液面深度,用双频回声仪测得的液面曲线。,在这种液面曲线上量取10个油管接箍反射波之间的纸带长度作为 ，量取从井口波到液面波之间的纸带长度作为t，以10根油管的长度作为 ， 也可求出液面深度为,在测动液面时如果井口的套压不等于零，则测得的动液面不能真实地反映井底流压，要用折算动液面，即将套压不等于零时的动液面，依据流压相等的原理折算成套压等于零时

10、的动液面。设折算动液面深度为 由于,则可求得折算动液面深度为：,二、地面示功图分析,示功图：载荷随位移变化的封闭曲线,地面示功图：悬点载荷随悬点位移变化的封闭曲线,横坐标：悬点位移。图上冲程与实际冲程之比值称为减程比,纵坐标：悬点载荷。每毫米纵坐标表示的载荷称为力比。,实测示功图：在悬点处测得的示功图。,理论示功图：悬点静载荷随悬点位移变化的封闭曲线。,分析实测示功图的步骤为：,（3）结合油井产量，原油粘度等生产资料进行分析。,分析实测示功图来判断泵的工作状况。,（1）在实测示功图上绘制理论示功图，并将实 测示功图与理论示功图对比分析；,（2）与典型示功图对比分析；,（一）理论示功图,AB为加

11、载线,理论示功图是一个平行四边形 ABCD,BC段为上静载线,CD段为卸载线,DA段为下静载线,ABC为上冲程静载变化线:,上冲程,游动阀,固定阀,A： 下死点，静载Wr , 开 关， 关。,AB：加载线，加载过程， 关， 关。,B： 加载完毕， 关， 关 开。,BC：吸入过程，BC=Sp， 关， 开。,C： 上死点,CDA为下冲程静载变化线 ：,下冲程,游动阀,固定阀,静载荷作用的理论示功图为一平行四边形。,（1）计算静载荷 、 、和冲程损失 。 （2）计算上、下静载荷线的高度。,（3）计算冲程损失和活塞冲 程的图上长度。,（4）画出坐标轴和平行四边 形ABCD。,理论示功图的绘制,例题：某

12、井下泵深度900m,下入56mm泵，抽油杆杆径19mm。油管73mm，抽汲液体密度934kg/m3。冲程1.8米，冲数8r/min。力比810N/mm,减程比1/45。绘制理论示功图。,作业：某井下泵深度1600m,下入44mm泵，抽油杆为二级组合杆 2219(0.40.6)。油管73mm，抽汲液体密度900kg/m3。冲程3米，冲数8r/min。力比810N/mm,减程比1/45。绘制理论示功图。,（二）典型示功图分析,典型示功图：是指某一因素影响十分明显，其形状代表了该因素影响下的基本特征的示功图。,1、 气体影响下的示功图,呈 现 明 显 的 “刀 把 ”形。,原因：在下冲程末余隙内还残

13、存一定数量的溶解气 上冲程开始后泵内的压力因气体膨胀而不能很快降低，使吸入阀打开滞后(B点)、加载缓慢。 下冲程由于气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，排出阀打开滞后(D点)，因此使得卸载变得缓慢(CD)。,气体影响的示功图的特 征是卸载线光滑向下凹。,2、供液不足充不满的示功图,示功图的特点是下冲程开始后悬点不卸载，只有当活塞碰到液面时悬点几乎是垂直急剧卸载。卸载线下凹有拐点。由于活塞撞击液面产生的冲击载荷引起抽油杆柱的振动载荷，出现起伏不定的波浪线，,措施：加深泵挂；采用合理的抽汲参数；调整对应注水井的注水量；采取压裂酸化措施；采取间歇抽油方式等。,3、 漏失影响下的示功图,（1）排出部分漏

14、失,排出部分密封不严，活塞与衬套间隙失，使活塞上部液体漏到活塞下部的工作筒内。所以悬点载荷不能及时上升到最大值（由B B）,使加载缓慢。,1）上前半冲程 ：,特点：加载缓慢，卸载提前； 左下角尖，右上角园。,2）上后半冲程：活塞上行速度减慢，在 （C点），又出现了漏失液体的“顶托”作用，使悬点负荷提前卸载，到上死点时，悬点载荷已降至C点。,3)当漏失量很大时，由于漏失液体对活塞的“顶托”作用很大，上冲程载荷远低于最大载荷AC，使吸入阀始终关闭，泵排量为0。,（2）吸入部分漏失,下冲程开始后，由于吸入阀漏失使泵内压力不能及时提高，延缓了卸载过程，同时，使排出阀不能及时打开。吸入部分漏失造成排出阀

15、打开滞后（DD）和提前关闭（AA），活塞的有效排出冲程：,吸入部分漏失严重,特点：卸载缓慢，提前加载； 右上角尖，左下角园。,吸入和排出部分双漏失的示功图,当吸入部分和排出部分都漏失时，示功图是两种漏失示功图的组合，示功图呈近似的椭圆形。,（3）吸入部分和排出部分双漏失的示功图,喷势强、油稀带喷示功图,喷势弱、油稠带喷示功图,抽油杆断脱示功图,5、抽油杆柱断或脱扣的示功图 悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆柱在液体中的重量，示功图呈细长条形，其位置的高低取决于断脱点的位置，断脱点越靠上，示功图越靠下。,4、 连喷带抽的示功图,出砂井示功图,结蜡井示功图,活塞脱出泵筒示功图,防冲距过小活塞碰固定阀示功图,油井动态控制图,供液能力界限线,泵杆断脱漏失线,合理泵效界限线,最低自喷流压界限线,该区域的井流压较低，泵效低，表现供液能力不足，抽汲参数过大；,抽油泵失效不抽油，泵杆断脱或漏失，是管理做工作的重点对象；,井流压较低、泵效高，表明资料有问题，需核实,井流压高，泵效高，供液能力大于排液能力，是一个潜力区；,2、某井产液100td，回音标深度700m，记录纸上音标波为200mm，液面波为228mm，油压0.5MPa，套