抽油机井抽汲参数变化影响分析及认识

抽油机井抽汲参数变化影响分析及认识摘要：分析了抽汲参数对抽油机驴头悬点载荷、抽油杆受力、泵效及系统效率、能耗等方面的影响，并提出了长冲程低冲次参数调整技术的应用与认识。

应用表明，调整抽汲参数应坚持长冲程、低冲次原则，可改善抽油杆受力状况，减少抽油杆断裂几率。

高冲次对提高深井泵的泵效有一定优点，但对抽油设备的损坏、抽油杆受力情况产生负面影响。

关键词：参数变化悬点载荷抽油杆柱泵效系统效率Abstract: The swabbing rod load parameters on the pumping head of an ass, sucker rod power, pump efficiency and system efficiency, energy consumption implications and long-stroke low-stroke technology and understanding of parameter adjustment. The application, adjust the parameters of the swabbing should adhere to the long stroke, low red sub-principle, can be improved sucker rod force status, reduce the chance of sucker rod fracture. High red deep well pump efficiency advantages, but the damage to pumping equipment, sucker rod by the force of circumstances to have a negative impact.Keywords: parameter change, suspension point load of sucker rod ,pump efficiency, system efficiency抽油机井长冲程、低冲次，一直是机泵杆优化设计以及参数调整的原则，但实际生产中有部分抽油机井在低冲程、高冲次状态下生产。

为此，对抽油机井长冲程、低冲次的优缺点进行分析，合理调整抽汲参数对油田开发管理具有重要指导作用。

1抽汲参数变化对抽油机驴头悬点载荷的影响1.1抽油机悬点载荷受力分析抽油机在不同抽汲参数下工作时，悬点所承受的载荷也不一样。

所受的载荷大体上由静载荷、动载荷、摩擦载荷组成。

（1）静载荷。

包括抽油杆自重、柱塞上部液柱形成的静液载荷。

（2）动载荷。

包括抽油杆柱和油管内的流体做不等速运动而产生的抽油杆和液柱的动载荷，即惯性载荷。

（3）摩擦载荷。

包括光杆和密封盒的摩擦力、抽油杆与液柱之间的摩擦力、抽油杆与油管之间的摩擦力、液体在杆管环形空间的流动阻力、液体通过泵阀盒柱塞内孔的局部水阻力、柱塞与泵筒之间的半干摩擦阻力。

1.2抽汲参数对抽油机井悬点载荷的影响调整抽油机的抽汲参数会使抽油机悬点载荷发生变化，在其它条件不变时，冲程和冲次的变化会对悬点最大载荷和最小载荷产生较大影响。

统计表明，调整抽油机的抽汲参数使抽油机悬点的最大载荷增加，最小载荷降低。

当抽油机井冲程增大或冲次增大时，悬点最大载荷增加，悬点最小载荷降低，而且冲次增加时，悬点最大载荷增加值和最小载荷减少值要高于冲程变化，且允许载荷与实际最大载荷的差值小于冲程变化值，也就是抽油杆安全系数降低，抽油杆断裂的可能性增大。

2抽汲参数对抽油杆柱的影响2.1抽油杆断裂分布从实际断点分布情况来看，抽油杆断裂不是在最大拉应力下发生，而是在交变应力作用下发生的疲劳破坏。

因为如果在最大拉应力下发生破坏，那么抽油杆的断裂事故将主要发生在拉应力最大的上部，但实际表明，在抽油杆柱的上部、中部、下部都有断裂故障的发生。

从现场实际观察发现，抽油杆断裂的破坏呈脆性断裂，而不是塑性变形，这也是疲劳破坏的特点之一。

2.2抽油机杆断裂原因抽油机井正常工作时，抽油杆柱承受着由最小载荷到最大载荷交变载荷的作用。

因此，在抽油杆内产生了由最小应力到最大应力的循环应力：在材料力学中，通常把在交变应力下最小应力和最大应力之比称为交变应力的循环特性，即：Δminr=───δmax当r＝－1时，最小应力等于负的最大应力，交变应力的循环特性为对称循环。

当r＝0时，最小应力为零，交变应力的循环特性为脉动循环。

抽油杆内产生的从最小到最大的交变应力不属于上述两种特性，其循环特性为非对称循环。

当抽油杆柱确定后，其截面积就是一个确定的值，那么抽油杆柱产生的循环应力的大小就由悬点最大和最小载荷确定。

在悬点最大载荷和最小载荷的作用下，抽油杆产生了非对称的循环应力，由于种种因素影响，悬点最大载荷和最小载荷发生相应的变化，抽油杆内非对称的循环应力也随之相应变化，当应力循环中的最大应力值超过了抽油杆柱许用的最大应力值时，经过一定的应力循环次数后，首先在应力最集中的地方（如抽油杆丝扣处、应力槽或抽油杆上的缺陷处）开始形成极细的裂纹，然后随着应力循环次数继续增加，裂纹逐渐扩展。

当裂纹不断扩展到使抽油杆不能承受所加的载荷时，抽油杆就会突然断裂。

3抽汲参数对抽油泵泵效的影响泵效是在抽油井生产过程中，实际产量与理论产量的比值。

从深井泵工作的三个基本环节，柱塞让出体积，液体进泵，液体从泵排出来看，影响泵效的因素可归纳以下三个方面：（1）抽油杆柱和油管的弹性伸缩。

根据深井泵的工作特点，抽油杆和油管在工作过程中因承受着交变载荷而发生弹性伸缩，使柱塞冲程小于光杆冲程，所以减少了柱塞让出的体积。

（2）气体和充不满的影响。

当泵内吸入气液混合物后，气体占据了柱塞让出的部分空间，或者当泵的排量大于油层供油能力时液体来不及进入泵内，都会使进入泵内的液量减少。

（3）漏失的影响。

柱塞与衬套的间隙及阀和其它连接部件间的漏失都会使实际排量减少。

从上述三个方面出发，泵效的一般表达式可写为：，即表示抽油杆柱和油管弹性伸缩后的柱塞冲程与光杆冲程之比，考虑了杆、管弹性伸缩对泵效的影响。

考虑静载荷和惯性载荷后柱塞的冲程为：公式表明，在泵深和泵径不变的情况下，静载荷引起的冲程损失是定数。

随着冲程和冲次的增加，柱塞的有效冲程增加，显然增加冲次，会使柱塞的有效冲程增加的量大于增加冲程所增加的量。

尽管高冲次会使柱塞的有效冲程增大，有利于提高泵效，但增加的惯性载荷会使悬点的最大载荷增加，最小载荷减少，使抽油杆受力条件变坏，通常并不用高冲次的办法来增加柱塞的冲程，长冲程可以增加柱塞有效冲程。

泵的充满程度即进入泵内的液体体积与柱塞让出的泵内体积之比。

多数油田在深井泵开采期，都是在井底流压低于饱和压力下生产的，即使在高于饱和压力下生产，泵口压力也低于饱和压力。

因此，在抽汲时总是气液两相同时进泵，气体进泵必然减少进入泵内液体量而降低泵效。

当气体影响严重时，可能发生“气锁”，即在抽汲时由于气体在泵内压缩和膨胀，使吸入和排出阀无法打开，出现不出油的现象。

若油层能量低或原油粘度大，使泵吸入时阻力很大，高冲次抽汲，会使供油跟不上，油还未来得及充满泵筒，活塞就开始下行，出现所谓充不满，从而降低泵效。

对于低渗透油田，沉没度偏低的井，高冲次抽汲，很容易产生气锁现象。

公式表明，在深井泵漏失量中，冲次越大，柱塞向上速度越大，泵漏失量越小，泵效越大。

4抽汲参数对抽油机系统效率及能耗的影响抽汲参数不合理、非正常漏失严重、油井单产较低和平衡较差是影响抽油机系统效率低的主要原因。

（1）理论分析。

游梁式抽油机－深井泵装置系统效率的计算公式为：P有功η= ────-P有功+△P无功式中：η—系统效率；P有功—系统有功功率（实测的有功功率kw）；△P 无功—系统的功率损失kw（无功功率）。

其中△P无功受多种因素影响，而有用功率P有用功率是抽油装置从一定深度以一定的排量将井内液体提升到地面纯消耗的功率。

公式表明，抽油机系统效率的高低，取决于损失功率（无功功率和输入功率之比成反比例关系），在系统输入功率一定时，损失功率△P越大，系统效率越低。

所以提高抽油机井的系统效率就要努力减少系统各部分的功率损失。

（2）在泵径一定下，冲程S和冲次n对系统效率的影响。

对于同一有效扬程，抽汲参数不同，系统效率不同，而且差别很大；同一冲程S下，系统效率随冲次的增加而降低；同一冲次下，系统效率随冲程S的增加而降低。

（3）在同一泵径、同一杆柱下，冲程S对系统耗电量的影响。

无论哪一种杆柱，随冲程长度的增加，其能耗下降。

对于某一特定杆柱有某一冲程，能使其能耗较低。

在泵径一定时，同一冲程下，系统效率随冲次的增加而降低，同一冲次下，随冲程的增加系统效率也降低。

同一泵径同一杆柱的条件下，耗电量随冲程的增加呈下降趋势，在某一冲程下，耗电量最低。

5结束语调整抽油机抽汲参数，使油井工作制度更趋于合理。

在满足供液能力的情况下，从抽油设备、系统效率、节能降耗、泵效等方面考虑，应尽量坚持小泵径、长冲程、低冲次原则，冲次最好控制在8n/min以下。

冲次越大，则对抽油设备的损坏越严重，尤其加剧了抽油杆的疲劳程度。

建议利用活塞冲程、充满系数和漏失量的计算公式，建立泵效与抽油机泵径、冲程、冲次、沉没度等参数的理论关系，是采油工程精细管理化所要解决的重要问题。

参考文献：[1]陈涛平，胡靖邦主编.石油工程[M].石油工业出版社，2000.注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。