游梁式泵设计.doc

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1、5.6游梁式泵5.61概述典型的游梁式抽油装置由五部分组成（见图5.66和5.67)（1）原动机向该系统提供必要的动力。（2）动力传动装置或减速器。（3）地面泵送设备将原动机提供的旋转运动变成振动线性泵送运动。（4）抽油杆管柱将地面泵送动作和动力传送到井下泵，另外还包括必要的油管柱或套管，抽油杆在油管或套管内运转并将泵出的流体排到地面。（5）井下抽油杆驱动泵。1.地面泵送装置。地面泵送装置(图5.6)称为游梁式泵送装置，它包括5.61节所提及的1、2和3项。布朗、戴（Day)和伯德（Byrd)先生对这些组

2、件的每一部分进行了详细的讨论。所有游梁式泵送装置的几何形状，可分为两类：（1)Ⅰ类杠杆系统，该系统的减速器安装于后部，而支点在游梁的中部。这类装置的典型代表是普通的抽油装置（图5.68a),(2)Ⅲ类杠杆系统，呈上推儿何形状，其减速器装于装置前方，这种装置的典型代表是空气平衡抽油（图5.68b）和LufkinMarkⅡ装置(图5.68c)，其支点位于游梁的后部。图5.67表示典型的普通抽油机的地面设备的安装情况。曲柄的旋转运动通过游梁转换成振动。将曲柄用拉杆臂连到游梁上，而游梁则由游梁支柱和游梁轴承支撑。

3、驴头和抽油杆悬挂器（或悬挂器缆绳装置)是用来保证作用到抽油杆管柱的拉力始终是垂直的，而不致于对盘根盒以上的那段抽油杆管柱施加弯矩。光杆盘根盒是用来在地面保持流体密封的。这类梁式抽油装置有多种规格，其冲程长度由12到240英寸。对于任一特点装置，其冲程长度都不一样，可有三种或更多不同长度。这些不同的冲程可通过改变拉杆连接到曲的位置来得到。抽油杆和结构额定承载力用最大光杆负荷这一术语来表示，其范围为3000至42000磅以上。2.抽油杆管柱。抽油杆柱是一个复杂的振动系统，它将地面设备的能量传输到井下泵.合适的

4、抽油杆管柱的选择取决于油井深度和工作条件。对于深度超过3500英尺的井，一般是采用由不同尺寸和长度的抽油杆组成的变径管柱。由表5.7可确定出每种尺寸的抽油杆的百分比。最小的抽油杆接在管柱的底部，此处管柱承受的负荷最小，而最大的抽油杆装在管柱的顶部，此处管柱承受的负荷最大。在泵送过程中管柱所承受的最小最大负荷必须尽可能精确地确定出来。从而可设计或选择出合适的地面设备来承担这些负荷【7】。整个抽油杆管柱顶部的最大应力是由最大光杆负荷（PPRL表示，在下节讨论）除以抽油杆顶段横截面面积【7】:(5.110)顶部

5、抽油杆的最小应力是最小光杆负荷（由MPRL表示，也将在下节讨论）除以顶部抽油杆的横截面面积【7】:最大应力与最小应力的关系由下面的方程表示【7】:式中T——抽油杆的最小抗拉强度（APIC级、抽油杆为90000磅/英寸2,APID级抽油杆为115000磅/英寸2);SF——运转系数，取决于柚油杆的型号和工作条件。表5.8列出了运转系数的近似值。表5.7运转系数（由布朗.戴和伯徳提供)【7】由方程5.112可求出和之间的应力最大允许范围。在该方程中，不应超过钢的最大允许应力(30000至40000磅/英寸23

6、.井下泵。井下泵（图5.69a)由四个主要部件组成：（1）工作筒。（2）柱塞（3）吸人（固定）阀。（4）排出（游动）阀。泵是由抽油杆管柱和地面泵送装置驱动。由抽油杆牵引的泵可分成三个基本类型：（1）油管泵（2）插人（杆式）泵（3）套管泵（插人泵的大型化）表5.8抽油杆和泵的数据（据布朗、戴和伯德）【7】续表油管泵与插入泵的主要区别在于其工作筒的安装方法不同。油管泵的工作筒连接在油管的底部并作为油管拄的一部分下入井内。而插入式泵，其工作筒则是作为整个井下泵总成的一部分.并且作为油管内抽油杆柱上的一个装置下入

7、井内。表5.9列出了可下入油管泵柱内泵（柱塞）的最大尺寸。4.泵排量。泵的理论排量由下式求得：V=0.1484ApSpN(5.114)式中V——泵理论排量，桶/日；Ap——泵柱塞面积，英寸2；5.9泵最大尺寸（据布朗、戴和伯徳）【7】表5.10抽油杆数据（布朗、戴和伯德提供)【7】Sp——柱塞有效冲程，英寸；N——泵速，冲次/分。如果泵的常数确定为下式：K=0.1484Ap(5.115)则对于一定柱塞尺寸和在一定的泵送速度和冲程下，泵的理论排量可由下式确定：V=KSpN(5.116)柱塞的有效冲程大约是地

8、面冲程的80%。这样，上述方程可写成：V=0.8KSN(5.117)式中S是地面冲程，用英寸表示：泵的理论排量V系指采出流体的体积（液加气）。它是根据方程5.4在吸人压力下确定的。在泵送略具压缩性流体时，比如液体时，可将其视为与地面产量相同并恒定不变。5.泵送过程（周期）。图5.69表示在一个泵送过程中各个不同阶段的示意图。该周期适于油管式泵、杆式或套管式泵。6.柱塞下移。在图5.69中，柱塞下落靠近冲程底部.流体经由开启的游