学号：0803030103 姓名：徐贵萍
摘要：经过这一段时间的学习，使我在原有的基础上对有杆采油又有了进一步的了解，为了在以后的学习中，能够掌握更多这一方面的知识，所以我除了在老师的讲解下指导了一些，另外，我又在网上查了一些资料，看来一些书，到图书馆看了一些相关的书籍等，最后终于让我知道了有杆抽油泵泵效的的大致内容！ 前言伪随机数：有杆泵采油是指抽油机通过下入井中的抽油杆，带动井下抽油泵的活塞做上下往复运动，把油抽汲到地面的人工举升采油方法。这种方法用量最多，大约占世界人工举升采油总井数的80%～90%。影响泵效的原因是多方面的,它与泵的结构 、加工精度 、油井状况以 及地面设备有关 。但是即使在这样的情况下，我们还是想出了许多的防治措施！ 一 有杆泵采油
有杆泵采油是指抽油机通过下入井中的抽油杆，带动井下抽油泵的活塞做上下往复运动，把油抽汲到地面的人工举升采油方法。这种方法用量最多，大约占世界人工举升采油总井数的80%～90%。
有杆泵采油包括游梁式有杆泵采油和地面驱动螺杆泵采油两种方法。其中游梁式有杆泵采油方法以其结构简单、适应性强和寿命长等特点，成为目前最主要的机械采油方法。有杆抽油杆作为将地面能量传递到井下抽油泵的纽带,是有杆抽油系统中重要的一环.近年来,国内定向井和水平井数量不断增加,老油田油井含水不断上升,油井杆管偏磨成为油井正常生产的重要影响因素.为了减轻油井偏磨,扶正器的应用越来越广泛.安装扶正器后抽油杆柱的力学状况将更为复杂,为了提高杆柱、扶正器设计的合理性和有杆抽油系统诊断的准确性,有必要研究有杆抽油系统的三维动力学模型. 针对有杆抽油系统的特点,引入非线性刚度矩阵和动力间隙元理论,建立了考虑扶正器影响的有杆抽油系统杆柱力学模型.研究了力学模型的双重迭代解法,基于新模型建立了杆柱组合和扶正器的新设计方法,最后研究了示功图的频谱识别方法.主要内容包括:a.建立了装有扶正器的有杆抽油系统的三维有限元动力学模型.新模型考虑了非线性因素对于刚度矩阵的影响,用非线性的应变矩阵代替线性的刚度矩阵,完善了模型,更为准确地描述了杆柱力学状况.为了防止细长杆缺乏约束或杆管发生碰撞导致刚度矩 阵出现奇异性,本文引入了动力间隙元方法,构建了一套抽油杆柱三维有限元-动力间隙元耦合动力学模型. b.将有限元-边界元模型与抽油杆柱的实际工况特点相结合，以Newmark方法为出发点,研究了抽油杆柱动力学有限元模型的时域-空域双重迭代求解方法,提高了求解的速度和准确性. c.在新建的有杆抽油系统三维有限元动力学模型的基础上,结合拟静态的抽油杆柱力学模型,给出了抽油杆柱组合和扶正器的设计方法.根据研究出的方法步骤编制了应用设计软件,在油田进行了试用,验证了模型的准确性. d.针对当前示功图识别技术中存在的特征参数不尽合理的问题,通过频谱分析方法出了能反应典型工况差别的示功图特征参数,分析了各种示功图的频谱特征的影响因素,得到了各种典型示功图的频谱信号特征.根据模糊数学理论建立了示功图识别新方法.根据此方法编写了软件,并在油田进行了试用。
二 泵的工作原理
抽油泵主要由泵筒、柱塞、固定阀和游动阀四部分组成。泵筒即为缸套，其内装有带游动阀的柱塞。柱塞与泵筒形成密封，用于从泵简内排出液体。固定阀为泵的吸入阀，一般为球座型单流阀，抽油过程中该阀位置固定。游动阀为泵的排出阀，它随柱塞运动。柱塞上下运动一次称一个冲程，也称一个抽汲周期，其间完成泵进液和排液的过程所示。
１.上冲程
抽油杆柱向上拉动柱塞，柱塞上的游动阀受油管内液柱压力而关闭。此时，柱塞下面的下泵腔容积增大，泵内压力降低，固定阀在其上下压差作用下打开，原油吸入泵内。与此同时，如果油管内已逐渐被液体所充满，柱塞上面的液体沿油管排到地面。原来作用在固定阀上的油管内液柱重力将从油管转移到柱塞上，从而引起抽油杆柱的伸长和油管柱缩短。抽油机驴头上承受的静载荷为抽油杆柱重量与柱塞以上的液柱重量之和。
所以，上冲程是泵内吸入液体，而井口排出液体的过程。造成吸液进泵的条件是泵内压力（吸入压力） 低于沉没压力。
2．下冲程
抽油杆柱带动柱塞向下运动。柱塞压缩固定阀和游动阀之间的液体：当泵内压力增加到大于泵沉没压力时，固定阀先关闭，当泵内压力增加到大于柱塞以上液体压力时，游动阀被顶开，柱塞下面的液体通过游动阀进入柱塞上部，使泵排出液体。由于有相当于冲程长度的一段光杆从井外进入油管，将排挤出相当于这段光杆体积的液体。原来作用在柱塞以上的液体重力转移到固定阀上，因此引起抽油杆柱的缩短和油管的伸长。
所以，下冲程是泵向油管内排液的过程，造成泵排出液体的条件是泵内压力高于柱塞以上的液柱压力。
三 泵效及影响因素
通常说的泵效（或叫排 量系数 ）,实际上是泵实际排量实与理论排量理的比值 。除连抽带喷的井外,一般来说泵的实际排量都小于它的理论排量。实际排量受多种因素影响,其主要有①抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩; ②气体和充不满的影响；③漏失三方面的影响 。
1．抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩
抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩，将减小活塞冲程，因而降低泵效。抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩量越大，活塞冲程与光杆冲程的差别也就越大，泵效也就越低。抽油杆柱所受的载荷性质不同，则伸缩变形的性质与程度也不同。
(1) 静载荷对活塞冲程的影响
当驴头开始上行时，由于抽油杆柱加载和油管柱卸载，使抽油杆柱伸长复合硅微粉 ，油管柱缩短 ，这期间活塞并未产生位移，从而使活塞冲程比光杆冲程减少 ，并且 。
当变形结束后，活塞才开始与泵筒发生相对位移，吸入阀开始打开吸入液体，一直到上死
点。下冲程与上冲程的影响相同，使活塞冲程比光杆冲程减少 。这种由于抽油杆柱与油管柱的弹性伸缩使活塞冲程小于光杆冲程的值，称为冲程损失。 直流系统绝缘监测装置土豆炮点火装置
(2) 惯性载荷对活塞冲程的影响
悬点到达上死点时，抽油杆柱有向下的最大加速度和向上的最大惯性载荷，使抽油杆柱带动活塞比静载荷作用时向上多移动一段距离 ；同样，悬点到达下死点时使抽油杆柱带动活塞比静载荷作用时向下多移动一段距离 。这样，使活塞冲程比只有静载荷作用时要增加 。尽管惯性载荷作用引起的抽油杆柱变形将使活塞冲程增大，有利于提高泵效，但增加惯性载荷将会增加悬点的最大载荷、减小悬点的最小载荷，使抽油杆柱的受力条件变坏。因此，通常不用增加惯性载荷(即快速抽汲)的办法来增加活塞冲程。
(3) 振动载荷对活塞冲程的影响
理论分析和实验研究表明：抽油杆柱本身振动的位相在上、下冲程中几乎是对称的，即如果在上冲程末抽油杆柱伸长，则在下冲程末抽油杆柱必然缩短；反之亦然。因此，不论是上冲程还是下冲程，由抽油杆柱振动引起的伸缩对活塞冲程影响都是一致的。究竟是增加
还是减小，将取决于抽油杆柱自由振动与悬点摆动引起强迫振动的位相配合。对于深井，常常存在着一个s和n配合的不利区域，在此区域内提高冲次，反而会减小活塞冲程。
2. 气体和充不满的影响
抽油泵的吸入口压力常低于饱和压力，因此总有气体进泵。气体进泵必然减少进泵液体的量，从而使得泵效降低。当气体影响严重时，由于气体在泵内的压缩和膨胀，使得吸入阀无法打开而抽不出油，这种现象称为“气锁”。气体对泵效的影响程度常用泵的充满系数来反映，充满系数 是指每冲次吸入泵内的原油(或液体)的体积 与活塞让出容积 之比。充满系数 表示泵在工作过程中被液体充满的程度。充满程度越高，泵效也越高。1) k值越小，充满系数值就越大。根据 的定义，若要使 分子筛膜值小则应使 尽量小或增大活塞冲程以提高 消音板。因此，在保证活塞不撞击固定阀的情况下，应尽量减小防冲距，以减小余隙比.。2) R值越小，充满系数值就越大。为了降低进入泵内的气油比，可增加泵的沉没度提高泵吸入口压力，使原油中的自由气更多地溶于油中。也可以使用气锚，使气体在泵外分离，以防止和减少气体进泵。若油层能量低或由于原油粘度高导致进泵阻力过大，都将出现供油跟不上、油还未来得及充满泵筒而活塞已开始下行，即形成所谓的充不满现象从而降低泵效。
对于这种情况，一般可采取加深泵挂增大沉没度，或选用合理的抽汲参数以及增产增注等措施，以适应油层的供油能力。对于稠油井，还可采取降粘措施。
3. 漏失的影响
抽油泵在工作时，由于各种原因将产生漏失，使泵效降低。影响泵效的漏失主要有：
1) 排出部分漏失：指活塞与衬套的间隙漏失和游动阀漏失，将减少泵内排出的油量。 2) 吸入部分漏失：指固定阀漏失，它将会减少进入泵内的油量。
3) 其它部分漏失：由于油管丝扣、泵的连接部分及泄油器不严，都将降低泵效。
四 提高泵效的措施
泵效的高低，是反映抽油设备利用率和管理水平的一个重要指标。前面只就泵本身的工作过程进行了分析，并提出了相应的措施，但是，泵效同油层条件有相当密切的关系，因此，提高泵效的一个重要方面是要从油层着手，保证油层有足够的供液能力。
实践证明，对于注水开发而采用有杆泵采油的油田，加强注水是保证油井高产量、高泵效
生产的根本措施，在一定的油层条件下，使泵的工作同油层条件相适应是保证高泵效的前提。对于井筒方面，提高泵效应采取下述措施。
1. 选择合理的工作方式
选择合理的工作方式来提高泵效的基本原则是：
1) 当抽油机已选定，并且设备能力足够大时，在保证产量的前提下，应以获得最高泵效为基本出发点来调整抽汲参数。
2) 当产量不限时，应在设备条件允许的前提下，以获得尽可能大的产量来提高泵效。
调整抽汲参数时，在保证 、 和 的乘积不变(即理论排量一定)的条件下，虽然可以任意调整三个参数，但当其组合不同时，冲程损失、气体的影响及漏失的影响也不同。此外，对于深井抽汲时，要充分注意振动载荷影响的 和 配合不利区。
2. 使用油管锚
如前如述，冲程损失是由于载荷变化所引起抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩造成的。使用油
管锚将油管下端固定，则可消除油管变形，从而减小冲程损失。
3. 合理利用气体能量及减少气体影响
气体对抽油井生产的影响随油井条件的不同而不同。对刚由自喷转为抽油的井，初期尚有一定的自喷能力，可合理控制套管气，利用气体的能量来举油，使油井连抽带喷，从而提高油井产量和泵效。实践证明，对于一些不带喷的抽油井进行合理控制套管气，可起到稳定液面和产量的作用，并可减少因脱气而引起的原油粘度的增加。
对于正常抽油的井，要想提高泵的充满系数就必须减少进泵的气量，以降低泵内气油比。另外，还可采取适当增大沉没度或安装气锚等措施。
4确定合理的沉没度，以降低泵口气液比，减少进泵气量，从而提高泵的充满程度。
5改善泵的结构，提高泵的抗磨、抗腐蚀性能，采取防砂、防腐蚀 、防蜡及定期检泵等措施。
五 结论
通过这次的作业，我真正的体会到了现代钻井技术的复杂性，并不是每个人都可以完全的理解老师上课所讲的内容的，更何况是课外的一些知识，但是多多少少还是了解了一些知识的，这次我知道了有杆采油泵的泵效的影响因素以及防治措施！
六 参考文献
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［3］ 范鹏搏．有杆泵合理沉没度的确定方法．江汉石油学院学报，2001，02
［4］ 张琪.油井生产方式的确定方法.石油大学学报，1990
［5］ 刘海春. 气举工艺优化技术的新进展 1997(05)
［6］ 张琪．采油工程原理与设计，2000
［7］ 周际永，伊向艺．石油工业出版社,1993
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