周琨
【摘 要】在分析传统的抽油泵柱塞与泵筒间隙漏失量计算公式不足的基础上,结合抽油泵工作原理,充分考虑到泵筒内压力的变化对漏失所可能产生的影响,建立起柱塞与泵筒间隙瞬时漏失与累积漏失的仿真计算模型,经验证表明,柱塞与泵筒间隙增大会降低计算结果的差距,对抽油泵内气液压力变动及泵效示功图的仿真结果表明,笔者提出的间隙漏失量的计算方法可以提高计算漏失量的准确性.
【期刊名称】分液罐《石油和化工设备》
标定板
【年(卷),期】2018(021)002
【总页数】3页(P31-33)
【关键词】抽油泵柱塞;泵筒;间隙漏失量;计算
【作 者】周琨
【作者单位】长庆石油勘探局机械制造总厂抽油泵制造分厂,陕西 西安 710201
【正文语种】中 文
1 概述面袋
抽油泵柱塞与泵筒间隙漏失量为影响泵效的重要而常见的因素，在井下工作的抽油泵延长工作时，柱塞与泵筒间隙会因磨损的增加而增大，进而增大间隙漏失量，可见，准确计算间隙漏失量并采取有效措施防止其进一步扩大对于抽油泵工作效率的提升，除了液体运动漏失量可忽略不计外，所有文章仅对柱塞压力差所引起的漏失的计算进行了探讨，计算公式为：
式中：q为柱塞压力差所引起的柱塞与泵筒间隙漏失量（m³/s）；L为柱塞长度（m）；D为泵筒直径（m）；δ为柱塞与泵筒间隙距离（m）；μ为间隙流体的动性黏度（Pa·s）；△p为柱塞压力差（Pa），且△p =pd-ps；pd为抽油泵排出口的压力值（Pa）；ps为抽油泵吸入口的压力值（Pa）。
上式假设柱塞与泵筒间隙漏失仅发生在上冲程，且抽油泵工作的全过程中上冲程始终为常
数，这种假设条件只有在泵筒内液体黏度较低、泵筒出口阀和入口阀可以迅速启闭的情况下才能满足。但实际情况是油井内流体通常为油气水的混合液，抽油泵液体年度较高且泵筒内流体压力不稳定，此外柱塞与泵筒摩擦引发漏失往往导致阀门提前关闭甚至无法打开的情况，所以放松假设的情况下上式的计算结果便缺乏准确性。考虑到抽油泵的实际情况，笔者对柱塞与泵筒间隙漏失进行了重新计算。
2 柱塞与泵筒间隙漏失量的模型设计
老婆饼机
2.1 假设条件
为保证模型与计算结果的准确性，在建立柱塞与泵筒间隙漏失量模型时忽略泵筒出口阀和入口阀的水力损失，泵筒入口沉没压力p与出口压力pd均为常数。泵阀自重与泵阀滞后性闭合暂不考虑，抽油泵内油气水三相混合液均匀且呈匀相流动，液相压缩暂不考虑，只考虑多变过程的气相压缩，柱塞一个冲程运动周期为T。
2.2 间隙漏失量模型
柱塞简和谐运动模式下，即：
触摸屏手套
上述确认和量化间隙漏失量的关键是准确计量并控制抽油泵内的液体压力及其液态变动规律，漏失量与液态规律之间相互影响相互作用，并且这种相互关联的关系也直接关系着抽油泵阀的工作状态与工作效率。泵筒与柱塞之间间隙大小及变动规律完全正常则间隙漏失量减小，泵阀提前关闭甚至无法打开的现象不会出现；相反抽油泵柱塞与泵筒间隙严重磨损时会加大漏失量并引起泵阀提前关闭。
2.3 泵筒内液体运动规律的确定与量化
(1)柱塞下冲程且游动阀开启前
柱塞处在上死点位置，在游动阀关闭前，抽油泵的吸入压力值便是抽油泵内的压力数值，在柱塞开始并逐渐以加速度下冲途中，泵筒内的压力值也按照加速度规律不断增大，当筒内压力升至pd时游动阀开启，Vx为柱塞行程容积，柱塞上下压力差的存在引起液体漏失，则泵筒内液体压力计算公式如下式，计算出任意时刻t的气液压力、瞬时流失量及下冲程累积漏失体积。c型钢是怎么做成的
其中：n为液体多变过程指数，取n=1.1；△Vd(t)为t时刻下冲程漏失总量（m³）；V0为抽油
泵的间隙容积（m³）；Vp为抽油泵柱塞行程容积有效值（m³）；Vg为柱塞上死点位置泵筒内气体体积（m³），按下式计算：
其中：R为泵筒吸入口气液体积比。
(2)柱塞上冲程且游动阀开启前
柱塞处在下死点位置，在游动阀开启前，抽油泵内的压力测量值便是泵筒内的液体压力参考值，柱塞以下死点为起点以减速度规律上冲途中，泵筒内的压力值也以递减的速率不断降低，其降至ps时游动阀和固定阀开启。阀门开启前柱塞上下压力差的存在引起液体漏失，泵筒内液体压力计算如下。
2.4 间隙漏失泵筒内液体运动的模拟
当油泵柱塞和泵筒之间的间距不断增加时，原油的漏失量会随之增大，这将直接影响抽油泵阀门的开启与闭合。
(1)阀门提前闭合
柱塞处在下死点位置，在抽油泵内的游动阀门完全打开前，泵内液体所释放出的压力即为抽油泵内部的压力，随着柱塞的上冲，筒内的液体压力随之下降，此时若柱塞内流体的瞬时流量低于漏失流量，则会引发泵内升压，柱塞尚未升至上死点时阀门关闭。此时可以根据下式确定阀门提前关闭的具体时刻t。
求得阀门关闭时刻t后，结合其对应的行程容积，便可求出泵筒内气体的体积，公式如下：
根据以上所求出的柱塞形成容积Vgsc，进而计算泵筒内液体的压力：
(2)阀门无法打开
柱塞与泵筒间隙漏失非常严重时，柱塞上冲程泵筒内压力将远高于吸入压力，阀门便无法打开，流体也无法进入抽油泵。R’为泵口气液比，当柱塞完成下冲程后，泵筒间隙内气体体积为：
柱塞处在下死点位置上冲程时，泵内气液压力为：
完成上冲程到达上死点后，打开游动阀泵内的气液压力为：
彻底打开游动阀门后，抽油泵内气液压力将至pd。
3 泵柱塞与泵筒间隙漏失量的仿真
图1 间隙瞬时漏失量变动曲线原结果：1-间隙为0.1mm；2-间隙为0.3mm；3-间隙为0.4mm；优化后的结果：1’-间隙为0.1mm；2’-间隙为0.3mm；3’-间隙为0.4mm
图2 累积漏失量体积变动曲线原结果：1-间隙为0.1mm；2-间隙为0.3mm；3-间隙为0.4mm；优化后的结果：1’-间隙为0.1mm；2’-间隙为0.3mm；3’-间隙为0.4mm
建立柱塞与泵筒间隙漏失量计算模型的基础上，便可开发间隙漏失量软件进行仿真模拟，该仿真软件可以进行抽油泵内气液压力变动规律、柱塞与泵筒间隙漏失量变动规律、间隙液体漏失量等的仿真计算。输入参数为：冲程S=4m，冲次n=6min，泵径D=56mm，黏度μ=2.5mPa·s，沉没压力ps=8MPa，排出压力pd=14MPa，柱塞长L=1.0m，油气比Sp=100，溶解油气比Ss=40，则系统会自动生成间隙分别为0.1、0.3和0.4mm时间隙瞬时漏失量变动曲线和累积间隙漏失体积变动曲线，详见图1和图2。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议