悬点载荷、冲程损失、平衡

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1、抽油机井相关计算尤立红2014年4月Page2目录抽油机悬点载荷计算抽油机的平衡计算抽油机其他相关计算123抽油机悬点所承受载荷的变化能够反映出深井泵工作的好坏，通过悬点载荷可以分析抽油泵的工作情况，同时也是选择抽油设备的重要依据。因此，必须了解悬点所承受的载荷及其计算方法。Page3抽油机井一、悬点所承受的载荷的分析Page4杆柱重力液柱重力泵的沉没压力和井口回压杆柱的惯性载荷液柱的惯性载荷摩擦载荷振动载荷冲击载荷静荷载动载荷回压在计算悬点载荷时，一般只考虑抽油杆柱的重力、液柱的重力及抽油杆柱引起的惯性载荷。Page5下冲程游

2、动阀关闭，悬点所承受的是抽油杆柱在空气中的重力。游动阀打开，抽油杆柱受到液体浮力的作用，悬点所承受的是抽油杆在液体中的重力。上冲程Wr=ƒrρsgL=qrLW’r=Wr-F=ƒr(ρs-ρL)gL=q’rL(一)抽油杆柱重力Page6(一)抽油杆柱重力Wr——抽油杆柱在空气中的重力，N；ƒr——抽油杆的截面积，㎡；ρs——抽油杆的密度，kg/m3；g——重力加速度，m/s2；L——抽油杆的长度（即下泵深度），m；qr——每米抽油杆在空气中的重力，N/m。W’r——抽油杆柱在液体中的重力，N；F——抽油杆柱所受的浮力，N；q’r——每米

3、抽油杆柱在液体中的重力，N/m；ρL——井中液体的密度，kg/m3。相关计算1、混合液密度2、失重系数:考虑抽油杆柱受液体浮力的失重系数。ρL=ρwƒw+ρo(1-ƒw)ρw——水的密度，kg/m3；ρo——油的密度，kg/m3；ƒw——含水率，%。b=(ρs-ρL)/ρs每米抽油杆的质量直径d(mm)截面积fr(cm2)空气中每米抽油杆重量qr(kg·m-1)162.001.64192.852.3223.803.07253.913.17Page9下冲程由于游动阀关闭，固定阀打开，液柱载荷通过抽油杆作用驴头悬点上。由于固定阀关闭，游动

4、阀打开，液柱载荷通过游动阀转移到油管上，因而下冲程悬点不承受液柱载荷。上冲程WL=（ƒp-ƒr）ρLgL0(二)液柱重力WL——作用在活塞上的液柱载荷，N；ƒp——活塞的截面积，㎡。上冲程中，在沉没压力作用下，井内液体克服泵的入口设备的阻力进入泵内，此时液流所具有的压力叫吸入压力。此压力作用在柱塞底部而产生向上的载荷。液流在地面管线中的流动阻力所造成的井口压力对悬点将产生附加的载荷。其性质与油管内液体产生的载荷相同。上冲程中增加悬载荷；下冲程中减小抽油杆柱载荷。由于沉没压力和井口回压在上冲程中造成的悬点载荷方向相反，可以相互抵消一部分，

5、所以，在一般近似计算中可以忽略这两项。（三）惯性载荷抽油机工作时，驴头带动抽油杆和液柱作周期性的变速运动中会产生惯性力，所以会产生抽油杆和液柱的惯性载荷。一般冲数不太大的情况下，在计算惯性载荷时通常忽略液柱引起的惯性载荷。若忽略液柱的惯性载荷，惯性载荷的大小只与抽油杆柱的质量和悬点的加速度有关。Page11（三）惯性载荷1、加速度对悬点载荷的影响：冲程加速度惯性力对悬点载荷的影响上冲程前半个冲程后半个冲程下冲程前半个冲程后半个冲程向上向上向下向下向下向下向上向上增大悬点载荷增大悬点载荷减小悬点载荷减小悬点载荷惯性载荷的大小与加速度成正

6、比，方向与加速度的方向相反。（三）惯性载荷2、惯性载荷的计算：r:曲柄半径，mm；l:连杆长度,mm；①上冲程抽油杆的惯性载荷：②下冲程抽油杆的惯性载荷：当时当时二、悬点最大和最小载荷1.悬点最大载荷的计算2.悬点最小载荷的计算二、悬点最大和最小载荷例题：某油井使用CYJ5-2.1-13HB型抽油机，泵挂深度L＝930m，泵径D=56mm，冲程Ｓ＝1.4m，冲数9次/分，使用”油管，19mm抽油杆，原油密度900kg/m3，油井含水33％。试计算悬点最大和最小载荷。（连杆长度L＝1800mm，当冲程长度Ｓ＝1.4m时，曲柄半径r＝495

7、mm，g=9.8N/kg；钢的密度7850kg/m3）解题分析悬点最大载荷：解题分析悬点最小载荷：求得悬点最大载荷后，悬点最小载荷公式中的参数均为已知条件，而直接求解。解题过程：解：＝0.33×1000＋(1－0.33)×900＝933（kg/m3）第一步：计算混合液密度第二步：计算抽油杆柱及液柱重量解题过程：第三步：分别计算上下冲程的惯性载荷解题过程：第四步：分别计算最大最小载荷Page22目录抽油机悬点载荷计算抽油机的平衡计算抽油机其他相关计算123上下冲程中悬点载荷不同，造成电动机在上、下冲程中所做的功不相等。一、抽油机不平衡的

8、原因1、上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽油机带着电动机运转，造成功率的浪费，降低电动机的效率和寿命；2、由于负荷极不均匀，会使抽油机发生振动，而影响抽油装置的寿命。3、破坏曲柄旋转速度的均匀性，影