3-2 抽油机悬点运动规律及载荷分析

三、抽油机井示功图
如何把理论示功图绘制在实测示功图上的方法
（1）.以实测示功图的基线（冲程）为横坐标，在 基线的左端作纵坐标表示载荷线（光杆载荷）；
（2）.根据油井抽吸参数计算出Wr和Wl的值，然 后再由测试仪器（动力仪）的力比计算出Wr和Wl 在示功图上的值；
（3）.冲程损失的计算：由于其计算较复杂，现场 多数不进行具体计算，实际上也不影响分析：
实测示功图中，其横坐标为冲程坐标，纵坐标为 载荷（大小）。由图中最高位置B点量出高度， 再由测试仪的力比（实际值与图上数值的笔）就 可以计算出本井最大载荷。由图中A点到C点横向 （水平）量出其长度，再由测试仪的减程比（实 际长度值与图上数值得比）就可以计算出本井光 杆的最大冲程。
抽油机井实测示功图对抽油机井的日常管 理和抽油状况分析是相当重要的
W最大 Wr Wl W惯
Wl Wr
抽油机在上行时光杆受力情况
式中：W最大——驴头悬点最大载荷，N；
2).抽油机在下冲程时为最小载荷。 其计算公式如下：
W惯 光杆
W最小 W W惯
式中： W最小——驴头悬点最小载荷， N。
W’
抽油机在下行时光杆受力情况
二、抽油机悬点载荷及其计算
3.驴头悬点最大载荷、最小载荷计算
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抽油机井参数分析与计算
内容提要
一、引言 二、抽油机悬点载荷及其计算 三、抽油机井示功图 四、总结
一、引言
抽油机井参数的分析与计算，是机械采油的重 要内容之一。是一种以参数分析和计算为基础的抽 油机井驴头悬点载荷确定方法。主要是通过冲程、 冲次、泵径、泵深、抽油杆直径及长度等抽汲参数 对驴头悬点载荷的分析与计算，计算出驴头悬点的 最大载荷和最小载荷，根据驴头悬点载荷与光杆位 移关系绘出曲线，它是分析和判断抽油泵（深井泵） 抽吸状况最有效的手段，其基础是理论示功图。通 过本节的学习，为下一节结合抽油机井生产数据 （同步测试、液量），对实测示功图进行准确的分 析判断，可提出合理的可行的措施意见，打下一个 坚实的基础。

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维普资讯
・ ４４ ・ １
石油天然气学报 （ 江汉石油学院学报）
２ ０ 年 ８月 ０６
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１ １ 悬点运 动的速 度 ． 上 冲程 ：
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・ １３ ・ ４
直 线 电机抽 油 机 悬 点 运 动 规 律
张 公 社 （ 长江大学石油工程学院， 湖北荆州 ４４２ ３０３ ）
石 惠 宁 （ 华北油田分公司采油工 艺研究院， 河北 任丘 ０２５） ６５２ 聂飞朋 。许 涛 （ 长江大学石油工程学院， 湖北荆州４４２） ３０３
学模 型 ，并 得到 了实 际井 的验 证 。
１ 直线电机抽油机悬 点运动规律分析
根据 现场测 试结 果 ，直 线 电机抽 油 机 ，在上 冲程或 者上 冲程 ，其 悬 点运 动 可 以分 为 ３个 阶段 ：第 １ 阶 段为加 速段 ；第 ２阶段为 匀 速段 ；第 ３阶 段 为减 速 段 。加 速 段 和 减 速段 的速 度 可 以应 用 正 弦 曲线 表 示 ；加速 度可 以应 用余 弦 曲线 表示 。因此 ，直线 电机 抽油 机悬点 运 动可 以应 用分 段 函数 来表 示 。

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。

链条式抽油机的主要特点是冲程长，冲数低，适用于深井和稠油开 采且动载荷小，平衡程度好，比同载荷等级的游梁式抽油机节电约30% 以上系统效率高。结构紧凑，比游梁式抽油机节约钢材约60%。
二、抽油泵
抽油泵是有杆泵抽油 系统中的主要设备
1、泵的结构
泵筒
四大部分
吸入阀(固定阀) 活塞
排出阀(游动阀)
2、泵的类型
第二节 抽油机悬点运动规律 运动规律：位移 S、速度 v 、加速度 a 的变化规律
悬点：抽油杆通过悬绳器及毛辫子连接在驴头上的
悬挂点。
固定杆：游梁支点与
四 曲柄轴中心的连线 连 杆 机 构 游动杆：曲柄、连杆
、游梁后臂
悬点运动可以简化为简谐运动和曲柄滑块运动
一、简化为简谐运动时的悬点运动规律
条件： r/l→0 r/b→0
3.加重杆
抽油杆柱在向下运动时，由于阻力和浮力作用，抽油杆发生 弯曲，为改善抽油杆柱的工作状况，延长抽油杆柱的工作 寿命，采用在泵以上几十米的杆柱直径加粗，称为加重杆。 加重杆的结构如图所示，是两端带抽油杆螺纹的实心圆钢杆， 一端车有吊卡颈和打捞颈，杆身直径有Φ35、Φ38、Φ51 mm 三种。
4、悬绳器 悬绳器是连接光杆与毛辫子的工具。悬绳器在抽油机工 作时，承担整个工作载荷，在测示功图时安装测试传感器。
点B的运动可以看 作简谐运动，即认为B 点的运动规律和D点做 圆周运动时在垂直中 心线上的投影（C点） 的运动规律相同，即B 点和C点的运动规律相 同。
驴头在下死点 曲柄垂直向上
0C
B点经过时间t时的位移 sB 为：
sB sC r r cos r(1 cos )
根据相似三角形关系可知，悬点位移
1—天车滑轮；2—上钢丝绳；3—上链轮；4— 往返架；5—特殊链节；6—轨迹链条； 7—主动链轮；8—减速箱；9—皮带传动； 10—电机；11—平衡气缸；12—平衡柱塞； 13—平衡链条；14—平衡链轮；15—油底壳； 16—底座；17—机架；18—导轨； 19—滑块；20—主轴销；21—悬绳器；22—光 杆