采油工程第三章 有杆泵采油5-6.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,其中,第五节 泵效计算与分析,油井日产液量 与泵的理论排量 的比值称为泵效,一、影响泵效的因素,根据深井泵的,工作条件和环境,，可把影响泵效的因素归结为三大方面,(,一,),地质因素,(,二,),设备因素,（三）工作方式的影响,影响泵,效的地,质因素,油井出砂,气体的影响,油井结蜡,原油粘度高,原油中含腐蚀性物质,(,一,),地质因素,1,、油井出砂：砂子磨损、砂卡、砂埋,2,、,气体和充不满的影响,气锁：,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”。,充满系数,:,是指上冲程吸入泵内的液体的体积,与活塞让出容积 之比，即,其值越高，泵效越高,定义：,可导出,充满系数,表达式为：,K,为泵的,余隙比,；,R,为泵内的,气油比,；,讨论：,R,R,要使,R,减小,增大沉没度,安装气锚,减小防冲距，增大冲程,5,、原油中含腐蚀性物质,如硫化物、酸性水，腐蚀泵的部件，引起漏失降低泵效。,3,、油井结蜡,在泵的入口处及泵内极易结蜡，使油流进,泵阻力增大，影响泵效。,4,、原油粘度高,油流进泵阻力大，降低泵的充满系数,抽油杆下行阻力大，影响泵的冲程。,(,二,),设备因素,1,、活塞的有效冲程,载荷在上下冲程中，在杆柱和管柱间来回转移，从而引起杆柱和管柱伸长和缩短。,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。,(1),静载荷作用下的冲程损失及活塞有效冲程,转移载荷,上冲程中：抽油杆加载，油管卸载。,A,B,悬点上移，游动阀关闭，,W,l,抽油杆，杆伸长,r,。,B,B,油管卸载，缩短,t,，,活塞与衬套无相对位移，吸入阀关闭。,B,C,吸入阀打开，,B,C=Sp=S-(r+t)=S-,1,）,C D,抽油杆,卸载，缩短,r,；,2,）,D D,，油管,加载，伸长,t,；,3,）,D E,游动阀打开，,D,E=Sp=S-(r+,t,),下冲程：开始时固定阀关闭。,抽油杆卸载，油管加载,*,实际上，抽油杆和油管的伸缩是同时进行的。,冲程损失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。,活塞冲程：,静冲程损失,光杆冲程有效率为：,值可根据虎可定律来计算：,多级抽油杆柱，以二级组合杆柱为例：,分析算式可以看出：冲程损失与转移载荷成正比，即泵径越大，活塞截面积越大，冲程损失越大。因此，并不是泵径越大，产量越高，冲程损失还与抽油杆柱长度成正比，抽油杆柱越长，冲程损失越大。,(2),惯性载荷对活塞冲程的影响,活塞冲程比只有静载荷作用时要,增加,：,上死点：,a,A,最大，向下；,P,G,最大，向上，杆压缩，,多向上移动 ；,下死点：,a,A,最大，向上；,P,G,最大，向下，杆拉,长，多向下移动 。,在,静载荷,和,惯性载荷,的共同作用下，,活塞冲程,为：,*惯性载荷增加,s,p,，,同时,P,max,增加，,P,min,降低，杆受力条件变差。所以，不采用增加惯性载荷的方法增加,s,p,，即不,采用快速抽油的方法。,习题,1,某井下入,56mm,泵，抽油杆为二级杆组合，杆径,22mm,，长,307.86,米；杆径,19mm,，长,684.13,米。油管,73mm,，原油密度,857kg/m,3,不含水。冲程,2.1,米，冲数,9r/min,单井日产液量为,28t/d,。求：,泵效,(2),静冲程损失及其影响泵效的降低值,(3),惯性载荷引起的超行程及其影响泵效的增加值,习题,2,某井油管,73mm,，下入44mm,泵，泵挂深度,1200,米。抽油杆为二级杆组合，,22,19(0.40.6),。抽汲液体密度,900kg/m,3,。冲程,2.1,米，冲数,9r/min,单井日产液量为,20t/d,。求：,(1),泵效,(2),静冲程损失及其影响泵效的降低值,(3),惯性载荷引起的超行程及其影响泵效的增加值,2,泵的制造质量，安装质量的影响，例如球与球阀关闭不严，活塞与衬套间隙配合选择不适当等都会引起漏失影响泵效。,抽汲参数选择不合理也会降低泵效。例如参数太大，理论排量远远大于地层的供液能力，造成供液不足，液体充不满泵筒影响泵效。泵挂太深，使冲程损失过大降低泵效。,（三）工作方式的影响,二、,提高泵效的措施,(,二,),井筒方面的措施,1,对于注水开发的油田，加强注水，保持油层能量高，液面高。,2,采取有效的防砂措施。,（一）地层方面的措施,1.,选择合理的工作方式,在保证泵的理论排量不变，即 、,s,、,n,的乘积不变，改变各个参数的大小时，泵效也改变，如果选用合理的参数，泵效可提高。,一般选用大冲程、小冲数、适当的泵径,3,、使用油管锚,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。,2,、确定合理的下泵深度和合理的沉没度,下泵深度越小，冲程损失越小，泵效越高；,下泵深度越大即沉没度越大，沉没压力越高，气体影响越小。,使 乘积最大的，即是合理的下泵深度和合理的沉没度4,、采用井下油气分离和井口放套管气装置减轻气体影响,1,改善泵的结构提高泵效,2,改善泵的材料提高泵效,3,加强检泵作业质量防止漏失,（三）设备方面和管理方面的措施,油井生产分析的目的是了解,油层的生产能力,、,设备能力,以及他们的,工作状况,，为进一步制定合理的技术措施提供依据，使设备的抽油能力与油层的供油能力相适应，充分发挥油层潜力，并使设备在高效率下正常工作，以保证油井高产量高泵效生产。抽油机井的分析应包括以下内容：,（,1,）了解油层生产能力及工作状况，分析是否已发挥了油层潜力，分析判断油层不正常工作的原因。,（,2,）了解设备能力及工作状况，分析设备是否适应油层生产能力，了解设备利用率，分析判断设备不正常工作的原因。,（,3,）分析检查措施效果。,第六节 有杆抽油系统工况分析,与静液面相对应的井底压力，既是油层压力（静压），若井口压力为零时，静压与静液面的关系为：,一、抽油机井液面测试与分析,（一）静液面、动液面及米采油指数,静液面：,是关井后环形空间中的液面,恢复到静止时的液面,从井口到液面的距离,称为静液面深度,从油层中部到静液面的距离,称为静液,面高度。,动液面：,是油井生产期间油套管环形空间的液面。,动液面高度 ：油层中部到动液面的距离。,沉没度 ：泵的吸入口沉没在动液面以下的深度。,动液面深度 ：井口到动液面的距离,井底流压与动液面的关系为：,油井的采油指数为：,令 ，则油井的流动方程可表达为：,式中,Q,油井产量，,t/d,；,K,称为米采油指数，,t/(,dm,),。,米采油指数,K,和采油指数,J,一样，也表示单位生产压差下的原油日产量，只是这时的生产压差是用液柱高度差或液面深度差表示。,（二）液面位置的测量,原理：利用回声仪测量声波从井口传播到液面再返回到井口所用的时间,t,，再求出声波在环形空间中传播的速度，则液面深度为：,为了求出声波在环形空间中传播的速度，在距离井口一定深度 处安装音标。,液面深度,用双频回声仪测得的液面曲线。,在这种液面曲线上量取,10,个油管接箍反射波之间的纸带长度作为 ，量取从井口波到液面波之间的纸带长度作为t,，以,10,根油管的长度作为 ，也可求出液面深度为,在测动液面时如果井口的套压不等于零，则测得的动液面不能真实地反映井底流压，要用折算动液面，即将套压不等于零时的动液面，依据流压相等的原理折算成套压等于零时的动液面。设折算动液面深度为 由于,则可求得,折算动液面深度,为：,二、地面示功图分析,示功图：载荷随位移变化的封闭曲线,地面示功图：悬点载荷随悬点位移变化的封闭曲线,横坐标：悬点位移。,图上冲程与实际冲程之比值,称为减程比,纵坐标：悬点载荷。,每毫米纵坐标表示的载荷,称为力比,。,实测示功图：,在悬点处测得的示功图。,理论示功图：,悬点静载荷随悬点位移变化的封闭曲线。,分析实测示功图的步骤为：,（,3,）结合油井产量，原油粘度等生产资料进行分析。,分析实测示功图来判断泵的工作状况。,（,1,）在实测示功图上绘制理论示功图，并将实,测示功图与理论示功图对比分析；,（,2,）与典型示功图对比分析；,（,一）理论示功图,AB,为加载线,理论示功图是一个平行四边形,ABCD,BC,段为上静载线,CD,段为卸载线,DA,段为下静载线,ABC,为上冲程静载变化线,:,上,冲程,游动阀,固定阀,A,：,下死点，静载,Wr,开 关，关。,AB,：,加载线，加载过程，关，关。,B,：,加载完毕，关，关 开。,BC,：,吸入过程，,BC=,Sp,，关，开。,C,：,上死点,CDA,为下冲程静载变化线：,下,冲程,C,：,上死点，静载 ，关，开 关；,CD,：,卸载线，卸载过程，关，关；,D,：,卸载完毕，关 开，关；,DA,：,排出过程，,DA=Sp,开，关,A,：,下死点。,游动阀,固定阀,静载荷,作用的理论示功图为一平行四边形。,（,1,）计算静载荷 、和冲程损失 。,（,2,）计算上、下静载荷线的高度。,（,3,）计算冲程损失和活塞冲,程的图上长度。,（,4,）画出坐标轴和平行四边,形,ABCD,。,理论示功图的绘制,例题：,某井下泵深度,900m,下入,56mm,泵，抽油杆杆径,19mm,。油管,73mm,，抽汲液体密度,934kg/m,3,。冲程,1.8,米，冲数,8r/min,。力比,810N/mm,减程比,1/45,。绘制理论示功图。,作业：,某井下泵深度,1600m,下入,44mm,泵，抽油杆为二级组合杆,22,19(0.4,0.6),。,油管,73mm,，抽汲液体密度,900kg/m3,。冲程,3,米，冲数,8r/min,。力比,810N/mm,减程比,1/45,。绘制理论示功图。,（二）典型示功图分析,典型示功图：是指某一因素影响十分明显，其形状代表了该因素影响下的基本特征的示功图,。,1,、,气体影响下的示功图,呈,现,明,显,的,“刀,把,”,形。,原因：,在下冲程末余隙内还残存一定数量的溶解气,上冲程,开始后泵内的压力因气体膨胀而不能很快降低使,吸入阀打开滞后,(B,点,),、加载缓慢。,下冲程,由于气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，,排出阀打开滞后,(D,点,),，因此使得卸载变得缓慢,(CD),。,气体影响的示功图的特,征是卸载线光滑向下凹。,2,、供液不足充不满的示功图,示功图的特点是,下冲程开始后悬点不卸载，只有当活塞碰到液面时悬点几乎是垂直急剧卸载。,卸载线下凹有拐点,。由于活塞撞击液面产生的冲击载荷引起抽油杆柱的振动载荷，出现起伏不定的波浪线，,措施：加深泵挂；采用合理的抽汲参数；调整对应注水井的注水量；采取压裂酸化措施；采取间歇抽油方式等。,3,、,漏失影响下的示功图,（,1,）排出部分漏失,排出部分密封不严，活塞与衬套间隙失，使活塞上部液体漏到活塞下部的工作筒内。所以悬点载荷不能及时上升到最大值（由,B B,）,使加载缓慢,。,1,）上前半冲程：,特点：加载缓慢，卸载提前；,左下角尖，右上角园。,2,）上后半冲程：,活塞上行速度减慢，在 （,C,点），又出现了漏失液体的“顶托”作用，使悬点负荷提前卸载，到上死点时，悬点载荷已降至,C,点。,3),当漏失量很大时，由于漏失液体对活塞的“顶托”作用很大，上冲程载荷远低于最大载荷,AC,，使,吸入阀始终关闭,，泵排量为,0,。,（,2,）吸入部分漏失,下冲程开始后，由于吸入阀漏失使泵内压力不能及时提高，延缓了卸载过程，同时，使排出阀不能及时打开。吸入部分漏失造成,排出阀,打开滞后（,DD,）和提前关闭（,AA,），活塞的有效排出冲程：,吸入部分漏失严重,特点：卸载缓慢，提前加载；,右上角尖，左下角园。,吸入和排出部分双漏失的示功图,当吸入部分和排出部分都漏失时，示功图是两种漏失示功图的组合，示功图呈近似的椭圆形。,（,3,）吸入部分和排出部分双漏失的示功图,喷势强、油稀带喷示功图,喷势弱、油稠带喷示功图,抽油杆断脱示功图,5,、,抽油杆柱断或脱扣的示功图,悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆柱在液体中的重量，示功图呈细长条形，其位置的高低取决于断脱点的位置，断脱点越靠上，示功图越靠下。,4,、,连喷带抽的示功图,出砂井示功图,结蜡井示功图,活塞脱出泵筒示功图,防冲距过小活塞碰固定阀示功图,油井动态控制图,供液能力界限线,泵杆断脱漏失线,合理泵效界限线,最低自喷流压界限线,该区域的井流压较低，泵效低，表现供液能力不足，抽汲参数过大；,抽油泵失效不抽油，泵杆断脱或漏失，是管理做工作的重点对象；,井流压较低、泵效高，表明资料有问题，需核实,井流压高，泵效高，供液能力大于排液能力，是一个潜力区；,2,、某井产液,100t,d,，回音标深度,700m,，记录纸上音标波为,200mm,，液面波为,228mm,，油压,0.5MPa,，套压,1.2MPa,，实测示功图包围面积,598mm2,，力比,2KN,mm,，冲程,6m,，冲次,8,次分，示功图长度为,43mm,，混合液相对密度为,0.9,，求举升效率为多少,?,某井使用抽油机型号为,CYJ12-4.2-73HB,。生产参数为,56mm,泵，冲程,4.2,米，冲次,5,次,/,分，泵深,1100,米。动液面,245,米，套压,0.5MPa,，日产液,63.4t/d,，含水,93.5%,，原油密度,925kg/m3,，测试抽油机最大载荷,81.5KN,，有两口注水井为其双向注水。井组注采比,1.25,。请评价该井所处的工况区域，并针对问题提出下部建议。,