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抽油机井悬点载荷分析与优化治理对策统计抽油机井检泵原因分析，杆问题是影响检泵的主要因素，占36.4%。
一是杆管偏磨严重，占检泵的21%，采取扶正器预防，活塞效应加剧，流动阻力加大，悬点载荷增加。
二是钢制抽油杆比重大，运行载荷大，以及疲劳极限等影响，杆断脱概率增大，杆断、杆脱检泵分别占14%和 1.4%，同时导致装机功率大，能耗高；为此，减少抽油机井杆管摩擦阻力和降低杆柱载荷是重点攻关方向。
1 降低油井悬点载荷技术1.1 抽油杆降载技术抽油机井采油技术中，杆柱重占悬点载荷比例最大，因此引入轻质抽油杆降低杆柱质量是一项重要措施。
近年来，逐步应用了钢质连续抽油杆、玻璃钢抽油杆和碳纤维复合材料抽油杆等。
1.1.1 钢质连续抽油杆钢质连续抽油杆目前年使用量超过50×10 4 m，其设计取消了连接件（接箍、丝扣、锻造部分和锻造加热过渡区）。
一是减少了抽油杆的失效频率，其质量比同样长度的普通杆轻8%～10%；二是无活塞效应，减小流动阻力，降低断脱概率；三是杆体没有接箍，表面喷镀了涂料，减少了结蜡并有效地克服了杆管偏磨。
但钢质连续抽油杆在现场应用过程中出现卡泵现象，采取分段切割报废而造成浪费。
1.1.2 玻璃钢连续抽油杆玻璃钢抽油杆密度为1.92 g/cm 3，具有密度孝耐腐蚀、延伸率孝弹性大等特点。
统计油田近年来应用效果，在降载荷、提泵效、延长检泵周期、深井等方面取得一些效果，但还存在抗压、抗扭性能差，吸水溶胀腐蚀、耐温性较差等问题。
1.1.3 碳纤维连续抽油杆碳纤维连续柔性抽油杆采用高强碳纤维为杆芯、高耐磨纤维布为绝缘层和特制树脂为基体的复合材料，经改良拉挤成型工艺制作，其最大优点在于质轻、高强、高模、低密度、耐高温、抗腐蚀等。
国内针对碳纤维连续抽油杆开展了大量的试验，泵挂深度从1200 m 到3000 m，累计推广应用100口井以上。
碳纤维连续抽油杆有着较好的应用前景，但仍需进一步完善配套工艺，如弹性模量低，冲程损失大，合理匹配参数、杆比例及打捞工艺等问题。
一、名词解释☆油井流入动态：指油井产量与井底流动压力的关系，它反映了油藏向该井供油的能力。
☆吸水指数：表示（每米厚度油层）单位注水压差下的日注水量，它的大小表示油层吸水能力的好坏。
☆气举采油法：气举采油是依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中混合，利用气体的密度小以及气体膨胀使井筒中的混合液密度降低，将流入到井内的原油举升到地面的一种采油方式。
☆等值扭矩：用一个不变化的固定扭矩代替变化的实际扭矩，使其电动机的发热条件相同，则此固定扭矩即为实际变化的扭矩的等值扭矩。
☆气液滑脱现象：在气液两相流中，由于气体和液体间的密度差而产生气体超越液体流动的现象叫气液滑脱现象。
滑脱损失：因滑脱而产生的附加压力损失。
☆扭矩因数：悬点载荷在曲柄上造成的扭矩与悬点载荷的比值。
☆配注误差：指配注量与实际注入量的差值与配注量比值的百分数。
为正，说明未达到注入量，为欠注；为负，说明注入量超过配注量，为超注。
☆填砂裂缝的导流能力：在油层条件下，裂缝宽度与填砂裂缝渗透率的乘积，常用FRCD表示。
☆气举启动压力：气举井启动过程中的最大井口注气压力。
气举工作压力：稳定时的井口注入压力。
☆采油指数：是一个反映油层性质、厚度、流体参数、完井条件及泄油面积与产量之间的关系的综合指标。
其数值等于单位生产压差下的油井产油量。
☆注水指示曲线：稳定流动条件下，注入压力与注水量之间的关系曲线。
☆余隙比：余隙体积与泵上冲程活塞让出的体积之比。
☆流动效率FE：指该井的理想生产压差与实际生产压差之比。
s>0,FE<1 不完善井，s<0,FE>1 超完善井，s=0,FE=1 完善井。
☆酸的有效作用距离：酸液由活性酸变为残酸之前所流经裂缝的距离。
☆面容比：岩石反应表面积与酸液体积之比☆临界流动：指流体的流速达到压力波在流体介质中的传播速度即声波速度时的流动状态。
☆功能节点：压力不连续即存在压差的节点。
☆阀的距：阀开启压力与关闭压力之差。
第二节抽油机悬点运动规律及悬点载荷一、教学目的了解抽油机悬点的运动规律，抽油机悬点静载和动载的计算方法以及最大载荷、最小载荷的位置及其计算值。
二、教学重点、难点教学重点：1悬点运动规律；2、载荷计算。
-| I *教学难点：1最大载荷和最小载荷的计算。
三、教法说明课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的图形和动画。
四、教学内容本节主要介绍两个方面的问题：1.抽油机悬点运动规律.2.抽油机悬点载荷计算.（一）抽油机悬点运动规律1、简化为简谐运动时悬点运动规律假设条件：r/l〜0、r/b〜0游梁和连杆的连接点B的运动可看做简谐运动，即认为B点的运动规律和D点做圆运动时在垂直中心线上的投影（C点）的运动规律相同。
则B点经过t时间（曲柄转角© ）时位移为:S B = r(1 cos ) = r(1 - cos t)■图3-13抽油机四连杆机构简图以下死点为坐标零点，向上为坐标正方向，则悬点A的位移为:a aSA=b S B = b r(i°S 7V A'S A,仙计dt bwA点的速度为:图3-14筒谐运动时悬点位移.速度、加遠度吨线7・丄■ A/ \〉等直4/y*\P>.!亠I 1L / 1*\iraA点的加速度为:W 2rcos t2、简化为曲柄滑块机构时悬点运动规律假设条件：° r门:14把B点绕游梁支点的弧线运动近似地看做直线运动，则可把抽油机的运动简化为曲柄滑块运动。
Dffl 曲柄滑块机构简图A 点位移:扎 21 aS A = r(1 - cos —sin )2 bA 点速度:(二)抽油机悬点载荷计算1、悬点所承受的载荷 (1)静载荷V A 严dtr (sina护2)bA 点加速度:W“；；2r(cosa 2S .2 max1802 (1十)图3-n 悬点加速度变化庙线1-按简谐运动计算：A 精确计算: 3-按曲柄滑块机构计算+ 扎cos2>) —bS 2(1 - )l am ax图3-氐悬点速度变化曲线1-按筒谐运动计算；A 精确计算; 3-按曲柄滑块机构计算包括：抽油杆柱载荷；作用在柱塞上的液柱载荷；沉没压力对悬点载荷的影响；井口回压对悬点载荷的影响。
①抽油杆柱载荷上冲程：W = f「s gL= q「gL（即杆柱在空气中的重力）下冲程：W「= Ws 一B）g = q「Lg （即杆柱在液体中的重力）q厂q「（ J - 1）/ — q「bU ：?l）/ ：?s②作用在柱塞上的液柱载荷-11 *上冲程：游动阀关闭，作用在柱塞上的液柱载荷为：W = （fp- Ug下冲程：游动阀打开，液柱载荷作用于油管，而不作用于悬点。
③沉没压力（泵口压力）对悬点载荷的影响上冲程：在沉没压力作用下，井内液体克服泵入口设备的阻力进入泵内，此时液流所具有的压力即吸入压力。
吸入压力作用在柱塞底部产生向上的载荷P = P i f p = （P n - A P i）f p下冲程：吸入阀关闭，沉没压力对悬点载荷没有影响。
④井口回压对悬点载荷的影响液流在地面管线中的流动阻力所造成的井口回压对悬点将产生附加的载荷。
上冲程：增加悬点载荷：尺厂心代- f 「） 下冲程：减小抽油杆柱载荷：P hd 二Phfr（2）动载荷（惯性载荷、振动载荷） ① 惯性载荷（忽略杆液弹性影响）抽油机运转时，驴头带着抽油杆柱和液柱做变速运动，因而产 生抽油杆柱和液柱的惯性力。
惯性力与质量有关，与悬点加速度的大 小成正比，其方向与加速度方向相反。
抽油杆柱的惯性力：液柱的惯性力：f p - f rz = ------------------f tf f r为油管过流断面变化引起液柱加速度变化的系数。
悬点加速度在上、下冲程中大小和方向是变化的。
上冲程：前半冲程加速度为正，即加速度向上，则惯性力向下，从而 增加悬点载荷；后半冲程中加速度为负，即加速度向下，贝旧贯性力向 上，从而减小悬点载荷。
下冲程:与上冲程相反，前半冲程惯性力向上，减小悬点载荷；后半 冲程惯性力向下，将增大悬点载荷amax「=0ggWW A（计amax180图3-忑悬点速度变化曲线1-按筒谐运动计算；A精确计算;3-按曲柄滑块机构计算图3-17悬臣加遠厦变化曲线1-按简谐运动计算：A精确计算;3-按曲柄滑块机构计算抽油杆柱引起的悬点最大惯性载荷：上冲程:W r S下冲程:rdg 21ruW r Sg 2 I 30 丿sN1790I取r/l=1/4 时，ru r 1440小S r r g 2 ' r -W r SN2(V r)「1790 l液柱引起的悬点最大惯性载荷:上冲程:lu(1r)7l SN2/X1+匚1 l1790< l丿下冲程中液柱不随悬点运动，没有液柱惯性载荷。
悬点最大惯性载荷:下冲程: ② 振动载荷抽油杆柱本身为一弹性体，由于抽油杆柱作变速运动和液柱载荷 周期性地作用于抽油杆柱，从而引起抽油杆柱的弹性振动，它所产生 的振动载荷亦作用于悬点上。
其数值与抽油杆柱的长度、载荷变化周-| I *期及抽油机结构有关。
（在考虑抽油杆柱弹性时最大载荷计算时介绍）上冲程主要受1）、2）、4）影响，增加悬点载荷； 下冲程主要受1）、2）、3）、5）影响，减小悬点载荷 ①抽油杆柱与液柱之间的摩擦力抽油杆柱与液柱间的摩擦发生在下冲程， 摩擦力方向向上。
阻力 的大小随抽油杆柱的下行速度而变化，最大值为:1）抽油杆柱与油管的摩擦力 （杆管） 2）柱塞与衬套之间的摩擦力 （柱塞与衬套） 3） 液柱与抽油杆柱之间的摩擦力 4） 液柱与油管之间的摩擦力 （杆液） （管液） 5）液体通过游动阀的摩擦力（阀阻力）（3）摩擦载荷上冲程:rulurdFrl =27[宙i)i nm-(m2-1)]Vmaxm2 -1S 沢SNt、 —一 V max 二才二=7把悬点看做简谐运动，则260主要决定因素：液体粘度和抽油杆的运动速度。
②液柱与油管间的摩擦力上冲程时，游动阀关闭，油管内的液柱随抽油杆柱和柱塞上行,液柱与油管间发生相对运动而引起的摩擦力的方向向下， 故增大悬点载荷。
下冲程液柱与抽油杆柱间的摩擦力约为上冲程中油管与液柱间摩擦力的1.3倍。
即:rl③ 液体通过游动阀产生的阻力:图3-18 标准型凡尔的流量系数④ 杆管摩擦力：甘f N⑤ 柱塞与衬套之间的摩擦力：F ti1.37.29 1023与(SN)2o0.94d p F P =忙一140de 抽油杆柱载荷、液柱载荷及惯性载荷是构成悬点载荷的三项基本 载荷。
稠油井内摩擦载荷及大沉没度井的沉没压力产生的载荷突出; 在低沉没度井内，由于泵的充满程度差，会发生柱塞与泵内液面的撞 击，将产生较大冲击载荷，从而影响悬点载荷。
2、悬点最大和最小载荷 (1)计算悬点最大载荷和最小载荷的一般公式 最大载荷发生在上冲程，最小载荷发生在下冲程，其值为: P max 二W 」J 入几巳- PP min = W r I d 一 P hd 一F d - P v 在下泵深度及沉没度不很大、井口回压及冲数不高的稀油直井 内，在计算最大和最小载荷时，通常可以忽略 Pv 、F 、Pi 、Ph 及液柱 Pmax 惯性载荷，则: 二W r W 、W SN 2 r叮q 「L + (f p- fJLP l lg + ^^Wj)令: W r = (q 「L- f r L jg W 厂 f p L^g则: P max2=W r W 、WrSN (1 -)1790 l抽油杆柱的自由纵振在悬点上引起的振动载荷为F 厂- Ef r8Ef r V 「(-1)nx =022a nn (2n + 1)sin 〔(2n 1) 0t'（2）考虑抽油杆柱弹性时悬点最大载荷的计算 初变形期：从上冲程开始到液柱载荷加载完毕的过程。
初变形期之后，抽油杆柱带着活塞随悬点做变速运动。
在此过程 中，除了液柱和抽油杆柱产生的静载荷之外，还会在抽油杆柱上引起 动载荷包括初变形期末抽油杆柱运动引起的自由纵振产生的振 动载荷以及抽油杆柱做变速运动所产生的惯性载荷（忽略液柱对抽油杆柱动载荷的影响） ①抽油杆柱自由纵振产生的振动载荷在初变形期末激发起的抽油杆的纵向振动微分方程为SN 2P min =WT I rd-了)动载荷。
初始条件：Ut =0边界条件：U用分离变量法求解为:x =L-8V 00u(x,t) 才叫兀nnd)n（2n 『曲佝1） 0血专亍而在抽油杆柱内产生附加的动载荷。
为了使问题简化，把强迫运动产 生的动载荷只考虑为抽油杆柱随悬点做加速度运动而产生的惯性载 荷。
惯性载荷的大小取决于抽油杆柱的质量、悬点加速度及其在杆柱 上的分布。
悬点加速度的变化决定于抽油机的几何结构。
在x 处单元体上的惯性力将为:悬点的的振动载荷是"ot的周期函数。
Ef rv a所以，最大振动载荷发生在丄兀5°2，2处，实际上由于存在阻尼，振动将会随时间衰减,31一 、 时 °t =二故最大振动载荷发生在 2* 厂t m②抽油杆柱的惯性载荷初变形期之后抽油杆柱随悬点做变速运动,必然会由于强迫运动简谐运动时，悬点加速度为:cos t抽油杆柱距悬点 x 处的加速度为:a xcos图419此随的变化-S 2 x dF j = q r cos (t )dxQ [sin t 0 t - sin t ° t - L ]2 at o 为初变形期经历的时间。
取最大振动载荷出现的时间tm 为悬点出现最大载荷的时间，则 得到计算悬点最大载荷的公式:Pmax =W QW * 血 + 旦aSL 一 -[sin (t ° 潜—)一 sin t 0]2aa.油管下端固定度等于悬点运动速度，即油管下端固定时悬点最大载荷为:积分后可得任一时间作用在整个抽油杆柱L 上的总惯性力:2L q r S /x xEf r s rcos (t )dx =2g③悬点最大载荷coa 2sin t一sin /」"< a J初变形期后，悬点载荷 惯性载荷叠加而成，即：P 二 W ； W ； F二 w r w 、 8EfrvF ioOa 二2心(一1)2 sin(2n 1) o t(2n 1)Ef r S a 2在油管下端固定的情况下，初变形期末柱塞对悬点的相对运动速■rsin -sin tP 是抽油杆柱载荷、液柱载荷、及振动、Ef So L P max 艸 W 、__L 才 Sin(-「一)a 2ab.油管下端未固定S初变形期末悬点运动速度:=-Sin ：初变形期末柱塞对悬点的相对运动速度将小于悬点运动速度，并且:S二.：；一八 sin ：& 2Ef S _P maxM W a r 2 _Sin ^(3)计算悬点最大载荷的其它公式 五、教学后记通过本节的学习，绝大数学生都了解了抽油机悬点按简谐运动和 曲柄滑块机构运动时悬点的运动规律；了解了动载荷、静载荷以及其 它载荷的计算方法，并了解了最大载荷和最小载荷的计算， 最大载荷 和最小载荷出现的位置。
