抽油机变载荷对系统效率的影响

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1、游梁式抽油机驴头恳点载荷是标志抽油机工作能力的重要参数之一，也是抽油机设计计算和选择使用的主要根据。当抽油泵工作时，抽油机驴头悬点上作用有下列6项载荷：(1)抽油杆柱白重，用P杆表示(它在油中重力用P杆’表示)，作用方向向下。(2)油管内柱塞上的油柱重(即柱塞面积减去抽油杆面积上的油柱重)，用P油表示，作用方向也向下。(3)油管外油校对活塞下端的压力，用P压表示，P压的大小取决于泵的沉没度，作用方向向上。〔4)抽油杆柱和油柱运动所产生的惯性载荷，相应的用P杆惯和P油惯表示。它们的人小与恳点的加速度成正比，而作用方向与加速度方向相反。(5)抽油杆柱和油柱运

2、动所产生的振动载荷，用P振表示，其大小和方向都是变化的。(6)柱塞和泵筒间、抽油杆(接箍)和油管间的半干摩擦力，用P摩干表示。还有抽油杆和油柱间、油柱和油管间以及油流通过抽油泵游动阀(排出阀)的液体摩擦力，用P摩液表示。P摩干和摩液的作用力方向和抽油杆的运动方向相反。其中游动阀的液体摩擦力只在泵下冲程、游动阀打开时才产生，所以它的作用方向只向上。上述(1)、(2)、(3)三项载荷和抽油杆的运动无关，称为静载荷。(4)、(5)两项载荷和抽油杆的运动有关，但是在直井、油管结蜡少和原油粘度不高的情况下，它们在总作用载荷中占的比重很小，约占2％一5％左右，一般可

3、忽略不计。出于我国油田上粘油的开采问题相当突出，第(6)项的液体摩擦力对悬点载荷的影响很显著，有时不能忽略。这里为了叙述方便起见，先讨论静载荷的大小和变化规律，再讨动载荷的大小和变化规律，在此基础上张荐几个用来确定悬点最大载荷和最小载荷的计算公式，最后定性分析一下第(6)项中的摩擦力对悬点载荷的影响问题。一、悬点静载荷的大小和变化规律分别对上冲程、下冲程、下死点和上死点四种情况进行分析1上冲程当悬点从下死点往上移动时，如图2．14(a)所示，游动阀在柱塞上部油柱压力作用下关闭，而固定阀在柱塞下面泵简内、外压力差作用下打开。由于游动阀关闭，使悬点承受抽油杆

4、自重P杆和柱塞上油柱重P油，这两个载荷的作用方向都是向下的。同时，由于固定阀打开，使油管外—定沉没度的油柱对柱塞下表面产生方向向上的压力P压。因此，上冲程时，悬点的静载荷P静上等于：式中一抽油杆材料的密度，—一原油的密度，；9——抽油杆横截面面积，；F——泵柱塞横截面团积．；L一—抽油杆长度或下泵深度，；2．下冲程当悬点从上死点往下移动时，如图214〔b)所示，游动阀由于柱塞上下压力差而打开，而固定阀在泵筒内外压力差作用下而关闭。游动阀打开，使悬点只承受抽油杆柱在油中重力。而固定阀关闭，使油柱重力移到固定阀和油管上。这样一来，下冲程时悬点的静载荷P静下等

5、于：3．下死点(从下冲程到上冲程的转折点)这时，对抽油杆柱或油管柱来说，载荷都发生了变化：由下冲程的P静下变到上冲程(1)对抽油杆来说，在这一瞬间．悬点载荷发生了变化的P静上，增加了—个载荷(油柱重)，载荷增加就使抽油杆伸长，伸长的大小等于：式中E——钢材的弹性模数．等于。在伸长变形完毕以后，载荷才全部加到抽油杆或悬点上。实际上，在抽油杆柱受载伸长的过程中，驴头已开始上冲程。当悬点杆上走了一个距离时．由于同时产生的抽油杆柱伸长的结果．使柱塞还停留在原来位置，即柱塞对泵筒没有相对运动，因而不抽油，如图215(c)所示。(2)对油管柱来说，下冲程时，由于游动

6、阀打开和固定阀关闭，油柱重压在固定阀上，也就是压在泵筒和油管的下部。而当转到上冲程时，游动阀关闭，整个油柱的重力都由柱塞和抽油杆柱承担，而油管柱上就没有这个载荷作用。因此．在抽油杆柱加载的同时，油管柱却卸载。卸载引起袖管长度的缩短．直到缩短变形完毕以后，油管柱的载荷才全部卸掉。油管柱缩短的大小等于9式中—油管管壁的横截而面积，。这样一来，虽然悬总带着柱塞一起住上移动但是由于油管柱的缩短，使油管柱的下端也跟着柱塞往上移动，柱塞对泵简还是没有相对运动，即还不能抽油，如图215(d)所尔c—直到悬点经过一段距离等于以后，柱塞才开始抽油。上面所进行的分析表明：悬

7、点从下死点到上列点虽然走了冲程长度S，但是由于抽油杆柱和油管柱的静变形结果，使抽油泵柱塞的有效冲程长度要比S小，所以而静变形的大小等于式中称为变形分配系数，一般可取0.6~0.9。4．上死点(从上冲程到下冲程的转折点)它和下死点情况恰恰相反。这时，对抽油杆柱来说，静载荷由上冲程的P静上变到下冲程的P静下，减少了油柱重，抽油杆因而缩短。因此当悬点往下走了时，由于抽油杆柱的缩短，柱塞在井下原地个动．它对泵筒不产生相对运动。因而不能排油。而对油管柱来说，因为加载而伸长了，油管(或泵筒)跟着柱寒往下走，所以，在悬点走完以前，柱塞和泵筒还不能产生相对运动，也不会抽

8、油。因此，在排油过程中，柱塞的有效冲程长度比悬点冲程长度S减少了—个同样的静变形