提高抽油井系统效率PPT课件

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1、提高抽油井系统效率提高抽油井系统效率勘探开发研究院工程所勘探开发研究院工程所勘探开发研究院工程所勘探开发研究院工程所2010201020102010年年年年6 6 6 6月月月月新疆油田分公司内容内容新疆油田分公司1: 1: 提高机采井系统效率的意义提高机采井系统效率的意义2: 2: 系统效率测试系统效率测试3: 3: 抽油机井的合理沉没度研究抽油机井的合理沉没度研究4: 4: 油田提高系统效率工艺措施研油田提高系统效率工艺措施研究究5: 5: 油田延长检泵周期工艺措施研油田延长检泵周期工艺措施研究究 新疆油田分公司提高机采井系统效率的意义提高机采井系统效率的意义1:提高系统效率的意义提高系统

2、效率的意义新疆油田分公司油田油田美国美国 中石油中石油大庆大庆华北华北新疆新疆测试年份测试年份1999199920032003200120012001200120022002井数井数106510658744287442322443224434813481289289平均系统效率平均系统效率% % 29.429.422.5222.5231.0831.0821.2421.2417.1917.191:提高系统效率的意义提高系统效率的意义新疆油田分公司机采指标机采指标新疆油田公司新疆油田公司稀油水平稀油水平彩南油田彩南油田2005年年12月月2006年年6月月抽油机电机功率利用率抽油机电机功率利用率(

3、%)63.268.167.3抽油机冲程利用率抽油机冲程利用率(%)76.493.893.9抽油机平衡率抽油机平衡率(70%)84.499.299.7吨油耗电（吨油耗电（KW.h/t）51.6641.8548.8吨液耗电（吨液耗电（KW.h/t）19.3312.2113.06平均动液面平均动液面(m)1105.791407.91256.9平均泵挂深度平均泵挂深度(m)1436.161740.721727.1平均沉没度平均沉没度(m)396.57335.98463.1平均泵效平均泵效(%)36.7654.7455.04平均检泵周期平均检泵周期(天天)807.13455.52475平均地面效率（平均

4、地面效率（%）58.162.858.6458.64平均井下效率（平均井下效率（%）35.236.840.0740.07平均系统效率（平均系统效率（%）20.922.623.1323.13平均功率因数平均功率因数0.4460.5170.470.47: : 提高系统效率的意义提高系统效率的意义新疆油田分公司提高系统效率的意义：提高系统效率的意义：定量分析定量分析 产产液液耗耗费费1:1:当系统效率低于当系统效率低于20%20%时，时，产液产液( (油油) )单耗急剧上升单耗急剧上升 . . 这类井是我们的工这类井是我们的工作重点作重点. .如如: :把系统效率把系统效率10%10%提高到提高到20

5、%,20%,则可把产液单则可把产液单耗从耗从40KW.h/t40KW.h/t降低到降低到KW.h/tKW.h/t节能节能2:2:当系统效率大于当系统效率大于20%20%时，时，产液产液( (油油) )单耗缓慢降低单耗缓慢降低 . . 这类井大多也有改善空间这类井大多也有改善空间. . 系统效率每提高一个百分系统效率每提高一个百分点，大约降低产液单耗点，大约降低产液单耗1KW.hr/t1KW.hr/t。: : 提高系统效率措施研究提高系统效率措施研究新疆油田分公司提高系统效率的意义：特别是在老油田含水严重，提高系统效率的意义更突出提高系统效率的意义：特别是在老油田含水严重，提高系统效率的意义更突

6、出系统系统效率效率含水率含水率%产产液液耗耗费费新疆油田分公司 （一）机械采油系统效率（一）机械采油系统效率11 电动机效率电动机效率2 2 皮带和减速箱效率皮带和减速箱效率33 四连杆机构效率四连杆机构效率44 盘根盒效率盘根盒效率 55 抽油杆效率抽油杆效率66 抽油泵效率抽油泵效率77 管柱效率管柱效率抽抽油油系系统统效效率率新疆油田分公司（一）机械采油系统效率的概念（一）机械采油系统效率的概念抽抽油油井井的的系系统统效效率：率： 新疆油田分公司系统能效损失分析系统能效损失分析:电机、抽油杆柱和传动皮带依次损电机、抽油杆柱和传动皮带依次损失的能效最大；三项合计占了失的能效最大；三项合计占

7、了62.02%。抽油系统效率解析抽油系统效率解析新疆油田分公司 输入功率是用仪器实测的电机的输入功率，有效功率是在一输入功率是用仪器实测的电机的输入功率，有效功率是在一定扬程下，将一定排量的井下液体提升到地面所需要的功率，也定扬程下，将一定排量的井下液体提升到地面所需要的功率，也称水功率。计算公式：称水功率。计算公式： 式中：式中：Q Q 油井产液量，油井产液量，m m3 3/d /d ， 油井液体密度，油井液体密度，t/mt/m3 3 H H 有效扬程，有效扬程，m m， g g 重力加速度，重力加速度，g = 9.8 m/sg = 9.8 m/s2 2 (kW)（一）机械采油系统效率的概念

8、（一）机械采油系统效率的概念 式中：式中： L Lf f 动液面深度，动液面深度，m m； p pt t、p pc c 油压、套压，油压、套压，MPaMPa。 新疆油田分公司节能抽油机配置评价节能抽油机配置评价从净扭矩曲线看出，与偏置机对比节能抽油机最大净扭从净扭矩曲线看出，与偏置机对比节能抽油机最大净扭矩下降，扭矩波动范围减小矩下降，扭矩波动范围减小 ，负扭矩减少或无负扭矩。，负扭矩减少或无负扭矩。 新疆油田分公司在冲程为在冲程为3m3m、4.2m4.2m，冲次，冲次为为6 min-16 min-1的条件下，偏置的条件下，偏置式抽油机与双驴头抽油机式抽油机与双驴头抽油机相比系统效率提高相比系

9、统效率提高7.77.7个百个百分点，最大有功节电率为分点，最大有功节电率为20.71%20.71%。其次是下偏杠铃。其次是下偏杠铃型游梁复合平衡抽油机，型游梁复合平衡抽油机，它采用游梁复合平衡，其它采用游梁复合平衡，其平衡原理与双驴头式游梁平衡原理与双驴头式游梁式抽油机相近，与偏置式式抽油机相近，与偏置式抽油机相比，在抽油机相比，在200200800800米动液面均有节能效果，米动液面均有节能效果，系统效率平均提高系统效率平均提高5.55.5个百个百分点，最大有功节电率为分点，最大有功节电率为20.04%20.04%。摆杆式抽油机基。摆杆式抽油机基本与偏置式抽油机相同，本与偏置式抽油机相同，不

10、节能。不节能。 节能抽油机配置评价节能抽油机配置评价新疆油田分公司扭矩特性扭矩特性参数参数最大净扭矩最大净扭矩T Tmaxmax最小净扭矩最小净扭矩T Tminmin平均扭平均扭矩矩T Tm m扭矩扭矩指数指数ITEITE均方根均方根扭矩扭矩T Te e周期载荷周期载荷系数系数F Fclcl位位置置数值数值位置位置数值数值偏置机偏置机454547.1647.16120120-12.52-12.5218.0418.0438.25%38.25%26.2626.261.461.46双驴头双驴头303029.4329.433603605.975.9716.0516.0554.54%54.54%17.6

11、717.671.101.10偏轮机偏轮机757525.5325.5315151.801.8019.2119.2175.3%75.3%20.4620.461.071.07摆杆机摆杆机24024034.4434.443003005.965.9618.7618.7654.48%54.48%20.2020.201.081.08摩擦换向机摩擦换向机12012017.5317.530 00 010.5410.5461.89%61.89%10.8110.811.031.03下偏杠铃机下偏杠铃机28528526.8526.853030-4.37-4.3712.7812.7847.59%47.59%15.691

12、5.691.231.23调径变矩机调径变矩机23023036.8036.80180180-7.60-7.6016.2416.2444.13%44.13%20.3720.371.251.25抽油机的扭矩指数和周期载荷系数反映了曲柄扭矩变化的均匀程度，扭矩指抽油机的扭矩指数和周期载荷系数反映了曲柄扭矩变化的均匀程度，扭矩指数越大（平均扭矩与最大扭矩比值），周期载荷系数（均方根扭矩与平均扭数越大（平均扭矩与最大扭矩比值），周期载荷系数（均方根扭矩与平均扭矩）越接近矩）越接近1 1，抽油机的装机功率小，电动机的功率利用率高，节能效果好。，抽油机的装机功率小，电动机的功率利用率高，节能效果好。在同种工况

13、条件下，摩擦换向抽油机的周期载荷系数最小，基本为在同种工况条件下，摩擦换向抽油机的周期载荷系数最小，基本为1，其次，其次是偏轮抽油机，周期载荷系数在是偏轮抽油机，周期载荷系数在1.07左右，依次是双驴头抽油机、下偏杠铃左右，依次是双驴头抽油机、下偏杠铃抽油机和调径变矩抽油机。抽油机和调径变矩抽油机。节能抽油机配置评价节能抽油机配置评价新疆油田分公司节能产品叠加效果不明显。因此节能产品叠加效果不明显。因此, ,利用现有设备，不断对普通电利用现有设备，不断对普通电机进行机进行“大调小大调小”优化调整也是一条途径优化调整也是一条途径 节能抽油机配置评价节能抽油机配置评价新疆油田分公司a.对产能新井，

14、应首选节能抽油机，其匹配原则：对产能新井，应首选节能抽油机，其匹配原则：节能节能抽油机抽油机+Y系列电动机系列电动机+普通控制箱（带无功补偿）普通控制箱（带无功补偿）。b.在用抽油机以常规机为主，为降低措施投入，一是进在用抽油机以常规机为主，为降低措施投入，一是进行节能改造，其匹配原则为：行节能改造，其匹配原则为：节能改造抽油机节能改造抽油机+Y系列电动系列电动机机+无功补偿控制箱无功补偿控制箱；二是在常规机更换节能电动机或节能；二是在常规机更换节能电动机或节能控制箱，其匹配原则：控制箱，其匹配原则：常规机或偏置机常规机或偏置机+Y系列电动机系列电动机+Y-变换控制箱（带无功补偿），变换控制箱

15、（带无功补偿），或或常规机或偏置机常规机或偏置机+节能电动节能电动机机+无功补偿控制箱无功补偿控制箱。c.两种以上节能产品叠加使用时，其功能重复，因此达两种以上节能产品叠加使用时，其功能重复，因此达不到叠加的节能效果，最好不要叠加使用。不到叠加的节能效果，最好不要叠加使用。d.各种各种节能产品轻载时都有一定的节能效果，当功率利节能产品轻载时都有一定的节能效果，当功率利用率超过用率超过50时，系统能耗上升时，系统能耗上升。因此节能机在满足启动。因此节能机在满足启动要求条件下，应据设计的能力指标和井况，考虑功率利用要求条件下，应据设计的能力指标和井况，考虑功率利用率上限确定装机功率。率上限确定装机

16、功率。推荐节能设备匹配原则：推荐节能设备匹配原则：新疆油田分公司推荐推荐1:安装变频调速安装变频调速(ASDs)(VFDs)：通过调整泵速达到类似于空抽控制器通过调整泵速达到类似于空抽控制器(POC)的效的效果果.ASDs缺点是费用较高缺点是费用较高.ASDs不适于低于不适于低于20马力的马力的井井.ASD技术适于较大产量的井技术适于较大产量的井.推荐推荐2:调换转动方向：调换转动方向：变速箱的传动齿轮总在一个方向转动导致磨损这变速箱的传动齿轮总在一个方向转动导致磨损这也造成系统效率的降低或能耗也造成系统效率的降低或能耗.可以通过调换电机的转可以通过调换电机的转动方向来达到利用齿轮的未磨损面，

17、但是这取决于传动动方向来达到利用齿轮的未磨损面，但是这取决于传动箱的设计。如果传动箱容许这么做箱的设计。如果传动箱容许这么做,只需简单地调换电只需简单地调换电机三根导线中的两根就可以调整传动齿轮的转动方向机三根导线中的两根就可以调整传动齿轮的转动方向.地面设备的推荐参考做法新疆油田分公司推荐推荐3:上紧或更换传动带：上紧或更换传动带：传动带太松能降低系统效率传动带太松能降低系统效率.上紧传动带可以使系统更上紧传动带可以使系统更有效率有效率.磨损的传动带应该及时更换磨损的传动带应该及时更换.更换传动带的费用一般更换传动带的费用一般都可以被节能所抵消都可以被节能所抵消,值得花费。值得花费。推荐推荐

18、4:调整盘根盒：调整盘根盒：盘根盒与光杆之间的松紧度不是越紧越好，太紧反而盘根盒与光杆之间的松紧度不是越紧越好，太紧反而效率低甚至无效。盘根盒与光杆之间的松紧度最好是紧到在效率低甚至无效。盘根盒与光杆之间的松紧度最好是紧到在光杆上能见到些须油光杆上能见到些须油.盘根盒与光杆之间的摩擦要达到不引起盘根盒与光杆之间的摩擦要达到不引起光杆变得烫手光杆变得烫手.使用自动调偏防磨盘根盒使用自动调偏防磨盘根盒(在用在用)及节能盘根盒及节能盘根盒推荐推荐5：做好日常维护：做好日常维护：抽油系统能耗大的问题有些可归因于缺乏适当的维护抽油系统能耗大的问题有些可归因于缺乏适当的维护.包括象必须的检修和润滑包括象必

19、须的检修和润滑(如防磨润滑剂如防磨润滑剂)或更换轴乘等基本维或更换轴乘等基本维护护。以及调平衡以及调平衡;检查线路并修正发现的高阻抗连接检查线路并修正发现的高阻抗连接。这些工这些工作细节常常对提高系统效率是最有意义的。作细节常常对提高系统效率是最有意义的。地面设备的推荐参考做法地面设备的推荐参考做法新疆油田分公司图形化管理图形化管理:地面动态控制图应用地面动态控制图应用用途：用途：1:分类分类:掌握油区地面设备运行状况掌握油区地面设备运行状况2:为节能改造或实施措施提供目标井为节能改造或实施措施提供目标井,如载荷利用率低于如载荷利用率低于50%或功率利用率或功率利用率低于低于50%的井的井.供

20、决策。供决策。新疆油田分公司此图可为电机更换或无功补偿提供目标井此图可为电机更换或无功补偿提供目标井新疆油田分公司 抽油系统效率测试抽油系统效率测试新疆油田分公司1 1、常规测试：、常规测试：(1) (1) 示功图测试示功图测试 使用使用SG5-SG5-示功测试仪示功测试仪(2) (2) 动液面测试动液面测试 使用使用SGH2000SGH2000型抽油井测试仪型抽油井测试仪(3)(3)电参数测试电参数测试 使用使用31663166型电能综合测试仪型电能综合测试仪(4)(4)井口压力录取井口压力录取 读取压力表数据读取压力表数据(5)(5)计量产液量、油量、取样化计量产液量、油量、取样化验含水验

21、含水 抽油系统效率的测试方法抽油系统效率的测试方法新疆油田分公司PMTS2.1抽油机井系统效抽油机井系统效率率测试仪测试仪特点：1、自带电源;2、可测电压1300V;3、测试速度快，每秒50组数据；4、可作电力谐波分析；5、可同时测试功图、动液面；6、高亮度640X480 TFT彩色液晶显示屏；7、一体化结构，内置PC104嵌入式高特能工业控制计算机，体积小巧。8、以太网通信接口，与上位PC传送数据速度快，使用方便。2、一体化测试抽油系统效率的测试方法抽油系统效率的测试方法新疆油田分公司主要测试内容主要测试内容电能测试：电流、电压、有功功率、无功功率、视在功率电能测试：电流、电压、有功功率、无

22、功功率、视在功率功图测试：抽油机井地面示功图，光杆功率。功图测试：抽油机井地面示功图，光杆功率。动液面测试：抽油井油套环空液面深度。动液面测试：抽油井油套环空液面深度。现现场场资资料料的的收收集集：电电机机、功功率率、极极数数等等参参数数；抽抽油油机机的减速比、平衡块的数目、平衡位置等参数。的减速比、平衡块的数目、平衡位置等参数。室室内内资资料料的的收收集集：油油田田开开发发地地质质基基础础数数据据，井井下下管管柱柱数据，生产数据与动态数据。数据，生产数据与动态数据。 相关资料收集相关资料收集新疆油田分公司系统效率测试数据的使用系统效率测试数据的使用 抽油井系统效率测试计算表新疆油田分公司C1

23、362井系统效率分析井系统效率分析测试日期2006-9-1泵径（mm）38.00冲程（m）3.45套压（MPa）1.20泵深 （m）1897.00冲次（min-1）4.09油压（MPa）1.20油层中深（m）2374.00产液（t/d）4.50原油粘度（mPas）3.75动液面（m）1856.00产油（t/d）1.14 原油相对密度（小数）0.83含水（%）74.60 2目前杆柱组合目前杆柱组合杆级杆径（mm）杆长（m）最大载荷（kN）最小载荷（kN）最大应力（MPa）最小应力（MPa）许用应力（MPa）应力范围（%）122.0569.052.2720.91137.5055.01186.756

24、2.61219.01328.018.61-7.3965.65-26.05150.2852.001 1油井基础数据油井基础数据系统效率测试数据的使用系统效率测试数据的使用新疆油田分公司排出压力（排出压力（MPa）18.96计算泵效（计算泵效（%）33.00吸入压力（吸入压力（MPa）1.92实测泵效（实测泵效（%）23.47井底流压（井底流压（MPa）6.39泵效误差（泵效误差（%）9.53理论排量（理论排量（m3/d）19.17充满系数充满系数0.39计算排量（计算排量（m3/d）6.33游凡漏失（游凡漏失（m3/d）0.36实测排量（实测排量（m3/d）4.50固凡漏失（固凡漏失（m3/d）

25、0.80杆柱变形（杆柱变形（m）0.69油管变形（油管变形（m）0.06杆柱超行程（杆柱超行程（m）0.11 泵况分析结果气体影响泵况分析结果气体影响:1.00:1.00功图功图 井号井号C1362C1362测试日期测试日期2006-9-12006-9-1冲程冲程3.453.45冲次冲次4.094.09最大载荷最大载荷70.8070.80最小载荷最小载荷38.3038.303 3泵况分析泵况分析 系统效率测试数据的使用系统效率测试数据的使用新疆油田分公司4目前地面设备分析目前地面设备分析抽油机型号CYJQ12-5-53HY 最大载荷（kN）70.80额定扭矩（kNm）53.00最小载荷（kN）

26、38.30平衡半径（m）0.69扭矩利用率（%）2.37上冲程峰值扭矩（kNm）121.05平衡块数0.00下冲程峰值扭矩（kNm）1.29 目前扭矩曲线 切线力均方差最小原则扭矩曲线最佳平衡半径（m）7.06调整需移动(m)6.37上下冲程扭矩相等原则扭矩曲线最佳平衡半径（m）0.29调整需移动（m）-0.40新疆油田分公司电机型号YCY225M-6 功率因数0.24上行程峰值功率（kW）16.40平均电压（V）74.78下行程峰值功率（kW）12.50平均电流（A）10.55有功功率（kW）5.34平衡指数0.76无功功率（kvar）19.78日耗电量（kWh）128.22额定功率（kW）

27、30.00月耗电量（kWh）3846.50实测功率曲线电机型号YCY225M-6 生产厂家西安 额定功率30.00额定转速980.005 5功率测试分析功率测试分析 系统效率测试数据的使用系统效率测试数据的使用新疆油田分公司6系统效率系统效率输入功率（kW）5.34 地面效率（）52.06光杆功率（kW）2.78 井下效率（）32.73有效功率（kW）0.91 系统效率（）17.04系统效率测试数据的使用系统效率测试数据的使用新疆油田分公司 目前在抽油机管理中通常用于判断平衡与否的一个标准是平衡率，即抽目前在抽油机管理中通常用于判断平衡与否的一个标准是平衡率，即抽油机上行最大电流与下行最大电流

28、之比油机上行最大电流与下行最大电流之比. .认为此值在认为此值在0.85-1.10.85-1.1之间抽油机就是平之间抽油机就是平衡的。实际上，电流平衡不能保证抽油机一定平衡。电流如果不平衡，抽油机肯衡的。实际上，电流平衡不能保证抽油机一定平衡。电流如果不平衡，抽油机肯定不平衡，电流平衡了抽油机也不一定平衡。要想真正看出抽油机的平衡情况，定不平衡，电流平衡了抽油机也不一定平衡。要想真正看出抽油机的平衡情况，只有查看电功率曲线。只有查看电功率曲线。如果仅从电流曲线上看，该如果仅从电流曲线上看，该井是相当平衡的，最大上行井是相当平衡的，最大上行电流为电流为43A43A，最大下行电流为，最大下行电流为

29、49.6A49.6A，平衡率达，平衡率达0.870.87。但从。但从功率曲线上就可以看出该井功率曲线上就可以看出该井上冲程出现负功，是平衡块上冲程出现负功，是平衡块带着电动机发电，这是一种带着电动机发电，这是一种极不平衡的情况。极不平衡的情况。34A34A31A31A从电参数判断抽油机平衡从电参数判断抽油机平衡: :系统效率测试数据的使用系统效率测试数据的使用新疆油田分公司从电参数判断抽油机平衡从电参数判断抽油机平衡: :系统效率测试数据的使用系统效率测试数据的使用新疆油田分公司抽油机平衡与系统效率抽油机平衡与系统效率: :系统效率测试数据的使用系统效率测试数据的使用新疆油田分公司调平衡就是要

30、使减速器的输出扭矩最小。调平衡就是要使减速器的输出扭矩最小。 以抽油机最节以抽油机最节能和最安全为标准，抽油机最佳平衡的标准就是使电机输入功能和最安全为标准，抽油机最佳平衡的标准就是使电机输入功率的均方根值最小。因为率的均方根值最小。因为: :曲柄扭矩与电机输入功率大体成正比。曲柄扭矩与电机输入功率大体成正比。使均方根功率最小，也就是均方根扭矩最小，抽油机最安全，使均方根功率最小，也就是均方根扭矩最小，抽油机最安全，电机发热量最少。电机发热量最少。抽油机平衡问题抽油机平衡问题: :系统效率测试数据的使用系统效率测试数据的使用P推荐推荐=INT(MAX(P均方根均方根/0.75，P最大最大/1.

31、8)P均方根均方根决定电机发热与最高效率决定电机发热与最高效率P最大最大决定最大扭矩决定最大扭矩新疆油田分公司抽油机平衡问题抽油机平衡问题负功如果出现在光杆行程中点附近（曲柄负功如果出现在光杆行程中点附近（曲柄位于位于9090度或度或270270度附近）就很容易通过调整度附近）就很容易通过调整平衡来消除。平衡来消除。负功出现在上下死点附近（曲柄位于负功出现在上下死点附近（曲柄位于0 0度或度或180180度度附近），就不可能通过调整平衡来消除。只有更附近），就不可能通过调整平衡来消除。只有更换新型的抽油机或对该抽油机进行改造，采用异换新型的抽油机或对该抽油机进行改造，采用异相曲柄才能解决相曲柄

32、才能解决 系统效率测试数据的使用系统效率测试数据的使用新疆油田分公司系统效率测试数据的使用系统效率测试数据的使用新疆油田分公司抽油机井井下诊断分析抽油机井井下诊断分析 新疆油田分公司系统效率测试数据的使用系统效率测试数据的使用新疆油田分公司系统效率测试数据的使用系统效率测试数据的使用新疆油田分公司系统效率测试数据的使用系统效率测试数据的使用供液不足，造成液击供液不足，造成液击新疆油田分公司减速器齿轮磨损 毛刺反映出电机皮带轮不正 电能曲线中的有用信息电能曲线中的有用信息 : :系统效率测试数据的使用系统效率测试数据的使用新疆油田分公司机抽井合理沉没度研究机抽井合理沉没度研究2 :2 :机抽井合

33、理沉没度研究机抽井合理沉没度研究新疆油田分公司 系统效率是衡量抽油机井管理水平的综合性指标系统效率是衡量抽油机井管理水平的综合性指标, ,合理沉没度合理沉没度是提高系统效率的核心基础。抽油泵在工作时需要一定的沉没压力是提高系统效率的核心基础。抽油泵在工作时需要一定的沉没压力（沉没度）来打开进油阀，沉没度偏大则抽吸参数偏小，油井潜力和（沉没度）来打开进油阀，沉没度偏大则抽吸参数偏小，油井潜力和设备潜力没完全发挥，产液量偏小，虽然充满系数变大但有效举升高设备潜力没完全发挥，产液量偏小，虽然充满系数变大但有效举升高度小，系统效率低，即供大于排；所用抽油杆和油管越多，投入材料度小，系统效率低，即供大于

34、排；所用抽油杆和油管越多，投入材料费用越多，同时杆、管失效机率也越大。沉没度偏小则抽吸参数偏大，费用越多，同时杆、管失效机率也越大。沉没度偏小则抽吸参数偏大，由于泵口气体分离较多由于泵口气体分离较多, , 泵的充满系数变小泵的充满系数变小, , 造成抽油泵供液不足，造成抽油泵供液不足，同样会影响泵效同样会影响泵效, ,系统效率低，即排大于供。系统效率低，即排大于供。再考虑到冲程损失和附加载荷的影响，沉没度过大或过小都会降低系再考虑到冲程损失和附加载荷的影响，沉没度过大或过小都会降低系统效率，所以存在一个最优或合理的沉没度。也就是说，在地面设备统效率，所以存在一个最优或合理的沉没度。也就是说，在

35、地面设备已定的条件下，沉没度是影响系统效率的关健技术参数，确定合理的已定的条件下，沉没度是影响系统效率的关健技术参数，确定合理的沉没度对保证抽油井正常高效工作和节约生产成本都非常关键。沉没度对保证抽油井正常高效工作和节约生产成本都非常关键。合理沉没压力合理沉没压力( (度度) )是纲，纲举则目张。本节从理论计算是纲，纲举则目张。本节从理论计算( (唯理法唯理法) )和和 生产统计数据生产统计数据( (唯象法唯象法) )两方面考察这一问题两方面考察这一问题. .2 :2 :机抽井合理沉没度研究机抽井合理沉没度研究新疆油田分公司2.1 2.1 油田系统效率与沉没压力（沉没度）的关系油田系统效率与沉

36、没压力（沉没度）的关系式中式中:h :h 沉没度，沉没度，m m 。 Pin-Pin-沉没压力沉没压力 MPa; PcMPa; Pc为套压；为套压；go分分别为气别为气, ,油相密度油相密度; g; g为重力加速度为重力加速度H Hpipepipe 尾尾 管管 管管 鞋鞋 深度，深度，m; m; H Hf f动液面深度动液面深度m m 泵的沉没压力泵的沉没压力( (P Pinin) )表示泵沉没在动液面以下泵吸入口处流体的压表示泵沉没在动液面以下泵吸入口处流体的压力。上冲程中在沉没压力（泵口压力）作用下，井内液体克服泵入口的阻力。上冲程中在沉没压力（泵口压力）作用下，井内液体克服泵入口的阻力进

37、入泵内，此时液流所具有的压力称为吸入压力力进入泵内，此时液流所具有的压力称为吸入压力P P intakeintake。此压力作用于。此压力作用于柱塞底部，产生向上载荷，它是使抽油杆柱下部受压产生弯曲的原因之一柱塞底部，产生向上载荷，它是使抽油杆柱下部受压产生弯曲的原因之一, ,也也 影响着抽油泵内气液比和抽油泵泵效。影响着抽油泵内气液比和抽油泵泵效。2 :2 :机抽井合理沉没度研究机抽井合理沉没度研究新疆油田分公司2.1 2.1 系统效率与沉没压力（沉没度）的关系系统效率与沉没压力（沉没度）的关系按平均原油密度按平均原油密度=0.823=0.823算，沉没压力算，沉没压力Pin=1Pin=1时

38、，沉没度时，沉没度=124m=124m。（不考虑套。（不考虑套压时，换算公式：压时，换算公式：Pin=9.8 Pin=9.8 o o HS/10 HS/103 3）. . 含水井正常抽油时，泵吸入含水井正常抽油时，泵吸入口以上的油套环形空间流体不发生流口以上的油套环形空间流体不发生流动。因此油水由于密度差而发生重力动。因此油水由于密度差而发生重力分异，使泵吸入口以上的环形空间的分异，使泵吸入口以上的环形空间的液柱不含水，而在吸入口以下为油水液柱不含水，而在吸入口以下为油水混合物。故正常抽汲时油水界面稳定混合物。故正常抽汲时油水界面稳定在泵的吸入口处。在泵的吸入口处。 此时，流压为：此时，流压为

39、：p pf f （H H L L）1g 1g g g h ho o g g10106 6 pc pc 2 :2 :机抽井合理沉没度研究机抽井合理沉没度研究拟拟合合回回归归新疆油田分公司沉没度与系统效沉没度与系统效率的多项式规律：率的多项式规律：1 1）沉没度为）沉没度为350m350m时，系统效率时，系统效率最大最大. .2 2）沉没度小于）沉没度小于350m350m时，随着沉没时，随着沉没度的增大，系统效度的增大，系统效率也增大率也增大. .3 3）沉没度大于）沉没度大于350m350m时，随着沉没时，随着沉没度的增加，系统效度的增加，系统效率减小。率减小。系系统统效效率率%沉没度沉没度m2

40、.1 2.1 油田系统效率与沉没度的关系油田系统效率与沉没度的关系实测系统效率有效数据共实测系统效率有效数据共112112个做散点图拟合沉个做散点图拟合沉没度与系统效率的关系曲线，二者关系符合多项式：没度与系统效率的关系曲线，二者关系符合多项式：Y=a+bX+cXY=a+bX+cX2 2+dX+dX3 3+eX+eX4 4 . . （2.1-12.1-1）式中式中:Y:Y系统效率，系统效率，% %；XX沉没度，沉没度，m m；2 :2 :机抽井合理沉没度研究机抽井合理沉没度研究新疆油田分公司= -108.6(-108.6(- -O O)/0.516)/0.516 +0.083+0.083(1-

41、(1-)其中：=(=()/1.46)/1.46( (- -)理理论论计计算算2.1 2.1 油田系统效率与沉没度的关系油田系统效率与沉没度的关系合合理理区区参数偏大区参数偏大区参数偏小区参数偏小区漏失区漏失区2 :2 :机抽井合理沉没度研究机抽井合理沉没度研究新疆油田分公司系系统统效效率率%新疆油田分公司2 :2 :机抽井合理沉没度研究机抽井合理沉没度研究x x = = （H H B B f fp p）/ 1.39L/ 1.39L（f fp pftft） 在泵深一定、有效举升高度（可近似等在泵深一定、有效举升高度（可近似等于动液面深度）一定的情况下，系统效率与于动液面深度）一定的情况下，系统效

42、率与泵效呈现正比关系，泵效越高则系统效率也泵效呈现正比关系，泵效越高则系统效率也越高。因此，提高系统效率与提高泵效，从越高。因此，提高系统效率与提高泵效，从生产角度上说是等价的。泵效数据量大生产角度上说是等价的。泵效数据量大, ,可把可把系统效率与沉没度的关系，转化成泵效与沉系统效率与沉没度的关系，转化成泵效与沉没度的关系研究没度的关系研究 . . H=H动（p油p套）/液g 2.2 2.2 ：抽油机井系统效率与泵效的关系：抽油机井系统效率与泵效的关系：机抽井合理沉没度研究：机抽井合理沉没度研究新疆油田分公司2.3 2.3 泵效与沉没度曲线拟合法确定合理沉没度泵效与沉没度曲线拟合法确定合理沉没

43、度MMF: MMF: =(a*b + c*H=(a*b + c*H沉沉d) / (b+ Hd) / (b+ H沉沉d)d)系数系数:a=:a= 27.1727.17；b=1349.38b=1349.38；c=71.86c=71.86；d=1.38d=1.38 含水含水80%80%时泵效与沉没度拟合曲线时泵效与沉没度拟合曲线 沉没度沉没度m泵泵效效MMF: MMF: =(a*b + c*H=(a*b + c*H沉沉d) / (b+ Hd) / (b+ H沉沉d)d)系数系数:a=:a=33.3533.35；b=5405.44b=5405.44；c=71.44c=71.44；d=1.8 1d=1.

44、8 1=(36664.43 + 71.86*Hc1.38)=(36664.43 + 71.86*Hc1.38) / (1349.38+ Hc1.38) / (1349.38+ Hc1.38) =(180271.42 + 71.44*Hc1.81)=(180271.42 + 71.44*Hc1.81) /(5405.44+ Hc1.81 /(5405.44+ Hc1.81) ) ：机抽井合理沉没度研究：机抽井合理沉没度研究新疆油田分公司2.3 2.3 泵效与沉没度曲线拟合法确定合理沉没度泵效与沉没度曲线拟合法确定合理沉没度=(36664.43 + 71.86*Hc1.38) =(36664.43

45、 + 71.86*Hc1.38) / (1349.38+ Hc1.38)/ (1349.38+ Hc1.38) =(180271.42 + =(180271.42 + 71.44*Hc1.81)/(5405.44+ 71.44*Hc1.81)/(5405.44+ Hc1.81)Hc1.81)：机抽井合理沉没度研究：机抽井合理沉没度研究新疆油田分公司2.3 2.3 泵效与沉没度曲线拟合法确定合理沉没度泵效与沉没度曲线拟合法确定合理沉没度 2 2）当含水）当含水80%80%时，泵效在沉没度时，泵效在沉没度300m300m300m时，泵效随沉没度变化的幅度变小。说明，时，泵效随沉没度变化的幅度变小。

46、说明，当含水当含水80%80%时，保持时，保持200200300m300m的沉没度较合理。的沉没度较合理。 3 3）当含水）当含水80%400m400m时，泵效随沉没度变化的幅度变小。说明，当时，泵效随沉没度变化的幅度变小。说明，当含水含水80%80802002.53.52503503802003430040042003.54350450 综上所述，通过对现场数据进行统计分析综上所述，通过对现场数据进行统计分析, ,研究研究影响深井泵泵效的各种影响因素，通过影响深井泵泵效的各种影响因素，通过“唯象唯象”和和“唯理唯理”两种方式，得出含水率、气油比、沉没度与泵效的内在两种方式，得出含水率、气油比

47、、沉没度与泵效的内在关系，从而可以确定出油田抽油井的合理沉没度范围的标关系，从而可以确定出油田抽油井的合理沉没度范围的标准（见表准（见表2.12.1）（供讨论参考）（供讨论参考） 3: 3: 油田提高系统效率工艺措施研究油田提高系统效率工艺措施研究新疆油田分公司3.1:3.1:合理调整沉没度，优化泵挂深度合理调整沉没度，优化泵挂深度 沉没度反映了油井的动态供排沉没度反映了油井的动态供排关系，具有一定的可调性，即泵挂深度关系，具有一定的可调性，即泵挂深度是可以优化的。从沉没度分级分布图看，是可以优化的。从沉没度分级分布图看，呈现呈现“两极分化两极分化”现象，即中间小，两现象，即中间小，两头大的特

48、点。头大的特点。 133133口井平均沉没度超过口井平均沉没度超过1000m1000m，平均泵深，平均泵深1727m1727m；平均泵效达到；平均泵效达到62.2%62.2%，虽泵效高于全区水平，但系统，虽泵效高于全区水平，但系统效率低。需采取以上提泵挂为主要措施，效率低。需采取以上提泵挂为主要措施，如条件允许，可在部分井调大参数、换如条件允许，可在部分井调大参数、换大泵等工艺措施。大泵等工艺措施。 若把若把133133口井平均上提泵挂口井平均上提泵挂500m500m，将节省，将节省66500m66500m油管和抽油杆。分别将油管和抽油杆。分别将节省资金（节省资金（66500m13.11kg/

49、m100066500m13.11kg/m1000）80618061元元/t=702.7/t=702.7万元，万元，66500m26.566500m26.5元元/m=176.2/m=176.2万元。合计：万元。合计：878.9878.9万元。万元。 此外，按油田抽油井平均百米吨液耗电此外，按油田抽油井平均百米吨液耗电1.3(kW.h/t/100m)1.3(kW.h/t/100m)估算，平均估算，平均日产液按日产液按18.5t18.5t计算，将日节电约计算，将日节电约18.5t/t1.3kW.h/t/100m500m133=15993kW.h18.5t/t1.3kW.h/t/100m500m133

50、=15993kW.h，则年节电，则年节电15993kW.h360t=57615993kW.h360t=576（万（万k W .hk W .h），年节电费），年节电费:576:576（万（万k W. hk W. h）0.370.37元元/ k W / k W .h=213.h=213万元。万元。 材料费与电费节约合计为：材料费与电费节约合计为：10921092万元万元。3: 3: 彩南油田提高系统效率工艺措施研彩南油田提高系统效率工艺措施研究究新疆油田分公司3.1:3.1:合理调整沉没度，优化泵挂深度合理调整沉没度，优化泵挂深度 三工河，平均泵深三工河，平均泵深1650m1650m左右；二是西山

51、窑和左右；二是西山窑和石树沟，平均泵深石树沟，平均泵深1900m1900m左左右。右。 3838和和4444的泵，冲的泵，冲程按程按4.2m4.2m计算，冲程损失分计算，冲程损失分别达到别达到0.450.45米和米和0.600.60米。冲米。冲程损失率分别为程损失率分别为9%;12%9%;12%。冲。冲程损失与泵深的平方成正比，程损失与泵深的平方成正比，泵挂越深冲程损失越大，泵泵挂越深冲程损失越大，泵径越大冲程损失也越大如果径越大冲程损失也越大如果平均上提泵挂到平均上提泵挂到1225m1225m，则，则冲程损失分别降低到冲程损失分别降低到0.19m0.19m和和0.26m0.26m。冲程损失率

52、分别。冲程损失率分别为为4.5%4.5%、6.2%6.2%，降低幅度可，降低幅度可达到达到50%50%以上以上. . 3: 3: 彩南油田提高系统效率工艺措施研彩南油田提高系统效率工艺措施研究究新疆油田分公司3.1:3.1:合理调整沉没度，优化泵挂深度合理调整沉没度，优化泵挂深度 泵深超过泵深超过1800m1800m后，日产液下降很明显，可以作为警戒线后，日产液下降很明显，可以作为警戒线; ;泵深超过泵深超过1600m1600m后，井下后，井下失效井数开始上升失效井数开始上升, 1800m, 1800m后直线上升。后直线上升。1600m1600m泵挂是个坎，泵挂是个坎，18001800米是警戒

53、。米是警戒。 国外研究表明，在其他条件相同时，国外研究表明，在其他条件相同时，泵阀缝隙处的漏失液量与举升高度的泵阀缝隙处的漏失液量与举升高度的平方根成正比平方根成正比 , ,凡儿凡儿的磨损速率又与漏失量的立方成正比。的磨损速率又与漏失量的立方成正比。换句话说，泵深增加一倍，凡儿的磨换句话说，泵深增加一倍，凡儿的磨损速率将增加损速率将增加 倍。倍。3: 3: 提高系统效率工艺措施研究提高系统效率工艺措施研究新疆油田分公司3.2 3.2 定压放气恢复油井动液面定压放气恢复油井动液面 如C1271井，沉没度仅24米，泵深1299米，但套压5MPa，产液量37t/d，含水率56%，泵效51%。 3:

54、3: 提高系统效率工艺措施研究提高系统效率工艺措施研究新疆油田分公司3.3 3.3 合理优化调整冲次及冲程合理优化调整冲次及冲程 3: 3: 彩南提高系统效率工艺措施研究彩南提高系统效率工艺措施研究新疆油田分公司3.3.1 3.3.1 合理优化调整冲合理优化调整冲次次 冲次与举升效率的关系曲线（泵冲次与举升效率的关系曲线（泵径径44mm44mm、泵深、泵深800m800m、冲程、冲程1.81.8） 冲次与系统效率的关系曲线冲次与系统效率的关系曲线( (泵径泵径56mm56mm、泵深、泵深1200m1200m、冲程、冲程2.1) 2.1) 结论结论: :冲数越大，系统效率和泵效越低，油井免修期也

55、越短。冲数越大，系统效率和泵效越低，油井免修期也越短。 3: 3: 彩南提高系统效率工艺措施研究彩南提高系统效率工艺措施研究新疆油田分公司3.3.1 3.3.1 合理优化调整冲合理优化调整冲次次 3: 3: 彩南提高系统效率工艺措施研究彩南提高系统效率工艺措施研究新疆油田分公司3.3.1 3.3.1 合理优化调整冲合理优化调整冲次次 p=Q/1440Q/1440fpsn=k/n式中：k=Q/1440Q/1440fps。在其他参数不变在其他参数不变时，降低冲次可以时，降低冲次可以有效地提高机抽井有效地提高机抽井的泵效率。的泵效率。 3: 3: 彩南提高系统效率工艺措施研究彩南提高系统效率工艺措施

56、研究新疆油田分公司3.3.1 3.3.1 合理优化调整冲合理优化调整冲次次 目前最小冲次为目前最小冲次为4 4次次/min/min受制于机器。而受制于机器。而4 4次次/ /分以下到分以下到1.41.4次次/ /分的冲数分的冲数实际需要量不小，井数不实际需要量不小，井数不少。待解决调慢冲数问题少。待解决调慢冲数问题. .建议试验二次减速器通过建议试验二次减速器通过调节皮带轮的大小可以多调节皮带轮的大小可以多级调小冲次级调小冲次. .在抽油机的在抽油机的电动机与减速箱输入轴之电动机与减速箱输入轴之间加入一级减速装置，以间加入一级减速装置，以降低抽油机的冲次，同时降低抽油机的冲次，同时降低了驱动电

57、动机的运行降低了驱动电动机的运行功率，不但达到节能降耗功率，不但达到节能降耗的目的，而且减少了三抽的目的，而且减少了三抽设备的磨损，延长了油井设备的磨损，延长了油井免修期。免修期。 图1 带轮偏置式减速装置结构示意图3: 3: 彩南提高系统效率工艺措施研究彩南提高系统效率工艺措施研究新疆油田分公司3.3.1 3.3.1 合理优化调整冲合理优化调整冲次次 图4 减速箱皮带轮示意图无中间减速装置时无中间减速装置时: :电机功率电机功率 N N无无=Mn/(9549Ni=Mn/(9549Ni变变in) in) （1 1）有中间减速装置时有中间减速装置时: :电机功率电机功率 N N减减=Mn/(95

58、49Ni=Mn/(9549Ni变变inin1 1i) i) (2(2）(1 1新增皮带传动效率，一般为新增皮带传动效率，一般为85%85%95%)95%)可见，应用减速装置后电机功率可下降可见，应用减速装置后电机功率可下降1 1i i倍，这正是减速装置的节能倍，这正是减速装置的节能所在。所在。3: 3: 彩南提高系统效率工艺措施研究彩南提高系统效率工艺措施研究新疆油田分公司3.3.2 3.3.2 合理优化调整冲合理优化调整冲程程 3: 3: 彩南提高系统效率工艺措施研究彩南提高系统效率工艺措施研究新疆油田分公司3.3.2 3.3.2 合理优化调整冲合理优化调整冲程程 目前机抽井目前机抽井4.2

59、m4.2m冲程应用冲程应用最多。日产液量大，泵效高，系最多。日产液量大，泵效高，系统效率高，免修期长的井都较为统效率高，免修期长的井都较为集中在集中在4.2m4.2m冲程的机抽井。理论冲程的机抽井。理论分析也表明长冲程有利于减少冲分析也表明长冲程有利于减少冲程损失，提高泵效和系统效率。程损失，提高泵效和系统效率。 =1.2610-7L2/S 冲程损失率冲程损失率=1.2610=1.2610-7-7L L2 2/S/S。冲程损失率与泵深的平方成正比，冲程损失率与泵深的平方成正比，与冲程成反比。左图是不同泵深与冲程成反比。左图是不同泵深时的冲程损失率与冲程的关系曲时的冲程损失率与冲程的关系曲线。因

60、此，尽量使用长冲程小冲线。因此，尽量使用长冲程小冲次是提高泵小和系统效率的必然次是提高泵小和系统效率的必然选择。选择。3: 3: 提高系统效率措施研究提高系统效率措施研究新疆油田分公司3.4 3.4 合理选择配置泵径合理选择配置泵径 一般选择径泵的排量都是由式一般选择径泵的排量都是由式:Q=1131SnD2:Q=1131SnD2计算计算: :但分析则用但分析则用=A=Ap p L2 E (A L2 E (Ar r + A + At t) ;) ;柱塞面积与下泵深度的平方成反比，同时冲程损失与柱塞面柱塞面积与下泵深度的平方成反比，同时冲程损失与柱塞面积成正比积成正比 。 目前最小泵径目前最小泵径

61、38mm38mm泵如果使用长冲程泵如果使用长冲程(4.2m)(4.2m)，日产液低于，日产液低于8t/d8t/d的话，则需要把冲的话，则需要把冲次调小至次调小至1.51.5次次/ /分。分。 3: 3: 提高系统效率措施研究提高系统效率措施研究新疆油田分公司3.4 3.4 合理选择配置泵径合理选择配置泵径 对于低产井，要达到长冲程对于低产井，要达到长冲程(4.2m)(4.2m)、慢冲次的目标，客观上就要求形成、慢冲次的目标，客观上就要求形成32mm32mm、28mm28mm等规格的泵。大流道系列小直径杆式抽油泵可供选择，可扩等规格的泵。大流道系列小直径杆式抽油泵可供选择，可扩展有杆泵的排量与深

62、度范围。从图中可看出，冲数增大，在相同的泵径下，展有杆泵的排量与深度范围。从图中可看出，冲数增大，在相同的泵径下，则要求的产液量也增大。比如目前受最小冲次为则要求的产液量也增大。比如目前受最小冲次为4 4限制，要达到泵效限制，要达到泵效60%60%，就，就只能缩小泵径。只能缩小泵径。 3: 3: 彩南提高系统效率措施研究彩南提高系统效率措施研究新疆油田分公司3.5 3.5 合理优化调整防冲合理优化调整防冲距距 防冲距的大小直接影响泵防冲距的大小直接影响泵效和井的正常生产。防冲距过小易碰效和井的正常生产。防冲距过小易碰泵而使冲程损失增大，或引起泵筒衬泵而使冲程损失增大，或引起泵筒衬套错乱，甚至将

63、泵筒顿落井下；防冲套错乱，甚至将泵筒顿落井下；防冲距过大可能使柱塞上冲程时脱出泵筒距过大可能使柱塞上冲程时脱出泵筒而减产或不出油。碰泵时抽油杆下部而减产或不出油。碰泵时抽油杆下部常处于交变载荷与振动的交错状态，常处于交变载荷与振动的交错状态，也是造成断脱的成因之一。也是造成断脱的成因之一。合理调小防冲距，使柱塞以下即合理调小防冲距，使柱塞以下即冲程下死点到固定阀座之间的容积尽冲程下死点到固定阀座之间的容积尽量最小，目的就在于尽量减少气体所量最小，目的就在于尽量减少气体所占的体积，防止气锁，提高泵效。占的体积，防止气锁，提高泵效。 防冲距过小、活塞碰固定阀的示功图防冲距过小、活塞碰固定阀的示功图

64、 管式泵活塞脱出工作筒管式泵活塞脱出工作筒3: 3: 提高系统效率措施研究提高系统效率措施研究新疆油田分公司3.5 3.5 合理优化调整防冲合理优化调整防冲距距 防冲距的大小为下列五项影响因素防冲距的大小为下列五项影响因素之和之和: :当泵深当泵深1700m1700m时，大约为时，大约为0.6m0.6m。 1 1）抽油杆在自重作用下的伸长变）抽油杆在自重作用下的伸长变形形: :泵深泵深1700m1700m时，伸长变形时，伸长变形=10cm =10cm 。2) 2) 上下冲程时终了时抽油杆的惯上下冲程时终了时抽油杆的惯性伸长性伸长: :冲程为冲程为4.2m4.2m、泵深、泵深1700m1700m

65、时，时，冲次冲次4 4次次/ /分时，惯性伸长分时，惯性伸长4.95cm4.95cm；冲；冲次次6 6次次/ /分时，惯性伸长分时，惯性伸长11.14cm11.14cm。3) 3) 抽油杆重力作用下引起的油管抽油杆重力作用下引起的油管伸长变形伸长变形 : :泵深泵深1700m1700m时，油管伸长时，油管伸长3cm3cm。若油管下端锚定，则油管伸长为。若油管下端锚定，则油管伸长为零，冲程损失减少。这就是深抽（泵零，冲程损失减少。这就是深抽（泵深超过深超过17001700米）时，油管锚定能增加米）时，油管锚定能增加产液量的根据。产液量的根据。 抽油杆在自重作用下的伸长 惯性伸长 3: 3: 提高

66、系统效率措施研究提高系统效率措施研究新疆油田分公司3.5 3.5 合理优化调整防冲合理优化调整防冲距距 4 4）油管内液柱压力作用下）油管内液柱压力作用下引起的抽油杆伸长和油管缩短引起的抽油杆伸长和油管缩短: :泵深泵深17001700米时，抽油杆伸长和米时，抽油杆伸长和油管缩短量之和为油管缩短量之和为56.7cm56.7cm。就。就冲程损失来说，油管缩短量与冲程损失来说，油管缩短量与抽油机上下冲程时终了时抽油抽油机上下冲程时终了时抽油杆的惯性伸长差不多可以抵消。杆的惯性伸长差不多可以抵消。 5 5）油管内抽油杆的弯曲）油管内抽油杆的弯曲: :油管内抽油杆的弯曲，一般来说，杆越细造成的冲油管内

67、抽油杆的弯曲，一般来说，杆越细造成的冲程损失越大。其计算比较复杂，根据国内外计算结果统计：在程损失越大。其计算比较复杂，根据国内外计算结果统计：在73mm(27/8)73mm(27/8)油管中，油管中，25mm25mm抽油杆长抽油杆长1000m1000m，弯曲，弯曲21mm21mm； 22mm22mm抽油杆抽油杆长长1000m1000m，弯曲，弯曲42mm42mm；19mm19mm抽油杆长抽油杆长1000m1000m，弯曲，弯曲68mm 68mm 3: 3: 提高系统效率措施研究提高系统效率措施研究新疆油田分公司3.6 3.6 合理配置尾管合理配置尾管研究表明研究表明研究表明研究表明, , ,

68、 ,当油井产当油井产当油井产当油井产量小于给定条件下量小于给定条件下量小于给定条件下量小于给定条件下的临界产量的临界产量的临界产量的临界产量Qc(m3/d)Qc(m3/d)Qc(m3/d)Qc(m3/d)时时时时, , , ,将会发将会发将会发将会发生油水滑脱而使水生油水滑脱而使水生油水滑脱而使水生油水滑脱而使水积聚；随着产量增积聚；随着产量增积聚；随着产量增积聚；随着产量增加加加加, , , ,滑脱速度减小滑脱速度减小滑脱速度减小滑脱速度减小, , , ,达到临界产量后滑达到临界产量后滑达到临界产量后滑达到临界产量后滑脱消失。合理配备脱消失。合理配备脱消失。合理配备脱消失。合理配备尾管可以减

69、小或消尾管可以减小或消尾管可以减小或消尾管可以减小或消除井下积水，从而除井下积水，从而除井下积水，从而除井下积水，从而使得产液量增加及使得产液量增加及使得产液量增加及使得产液量增加及泵效提高。临界产泵效提高。临界产泵效提高。临界产泵效提高。临界产量可以用下式计算量可以用下式计算量可以用下式计算量可以用下式计算： 图图3.6-13.6-13: 3: 提高系统效率措施研究提高系统效率措施研究新疆油田分公司关于关于 抽油井尾管的配置长度抽油井尾管的配置长度: : 抽油井配置尾管后，相当于增加了沉没压力。所以，应抽油井配置尾管后，相当于增加了沉没压力。所以，应该根据本油田的合理沉没压力来计算和确定配置

70、尾管的长度。该根据本油田的合理沉没压力来计算和确定配置尾管的长度。若忽略泵入口设备的阻力和油管外动液面以上气柱重力（两者可若忽略泵入口设备的阻力和油管外动液面以上气柱重力（两者可相互抵消一部分），沉没压力相互抵消一部分），沉没压力PinPin为套压与油管外动液面以下液柱静为套压与油管外动液面以下液柱静压之和：压之和： Pin Pin pc pc h L g h L g （1 1 ）; ; 根据生产统计和理论计算，已知彩南油田的合理沉没压根据生产统计和理论计算，已知彩南油田的合理沉没压力为力为2MPa2MPa，折算合理沉没度，折算合理沉没度250m250m（按平均原油密度（按平均原油密度=0.8

71、23=0.823、沉没压、沉没压力为力为1MPa1MPa时，沉没度时，沉没度=124m=124m）。故彩南油田一般可以取合理沉没度的）。故彩南油田一般可以取合理沉没度的1/51/31/51/3作为尾管长度。作为尾管长度。3: 3: 提高系统效率措施研究提高系统效率措施研究新疆油田分公司从图从图3.6-13.6-1中可以得出几条结论：中可以得出几条结论： 1 1）临界产量随尾管尺寸的大小而增减，含水过）临界产量随尾管尺寸的大小而增减，含水过20%20%后，临界产后，临界产量随含水的增大而减小。当含水达量随含水的增大而减小。当含水达70%70%时，临界产量为零。彩南大多数抽油时，临界产量为零。彩南

72、大多数抽油井含水率都大于井含水率都大于70%70%，均无需加尾管。，均无需加尾管。 2 2）含水率小于）含水率小于70%70%的抽油井，统计有的抽油井，统计有9494口，除口，除4 4口井的实际产量口井的实际产量大于无尾管时的临界产量，不会产生井下积水，其余大于无尾管时的临界产量，不会产生井下积水，其余9090口井的实际产液量都口井的实际产液量都小于无尾管时的临界产量，需加尾管。小于无尾管时的临界产量，需加尾管。 3 3）有）有3535口含水率小于口含水率小于70%70%，产液量，产液量151555t/d55t/d的抽油井，需要加的抽油井，需要加(27/8“)(27/8“)尾管。尾管。 4 4

73、）有）有3636口含水率小于口含水率小于70%70%，产液量，产液量5 522 t/d22 t/d的抽油井，加的抽油井，加(1.9)(1.9)尾管后。实际产液量可以高于加尾管后。实际产液量可以高于加(1.9)(1.9)尾管后的临界产量。尾管后的临界产量。5 5）1919口含水率小于口含水率小于70%70%，产液量，产液量1 112t/d12t/d的抽油井，则需要更小尺寸的的抽油井，则需要更小尺寸的尾管。这就是虹吸管的原理。加尾管需考虑气油比因素，气大慎重尾管。这就是虹吸管的原理。加尾管需考虑气油比因素，气大慎重3: 3: 提高系统效率措施研究提高系统效率措施研究新疆油田分公司3 38 8 控制

74、含水上升速度控制含水上升速度 含水率含水率%产产液液单单耗耗含水率含水率%当含水率超过当含水率超过85%85%之后，产液之后，产液( (油油) )单耗急剧上升单耗急剧上升 . .产产油油单单耗耗3: 3: 提高系统效率措施研究提高系统效率措施研究新疆油田分公司3 38 8 控制含水上升速度控制含水上升速度 =()/0.516+0.083(1-) 新疆油田分公司 含水率上升也直接导致检泵周期的缩短。杆泵失效比例大幅度上含水率上升也直接导致检泵周期的缩短。杆泵失效比例大幅度上升，含水率升，含水率80%80%90%90%时杆断出现约占时杆断出现约占20%20%比例的平台现象，含水率一旦越比例的平台现

75、象，含水率一旦越过过90%90%，杆断急剧上升。，杆断急剧上升。 3 38 8 控制含水上升速度控制含水上升速度3: 3: 提高系统效率措施研究提高系统效率措施研究新疆油田分公司3.9 3.9 提高功率因数措施提高功率因数措施 3: 3: 提高系统效率措施研究提高系统效率措施研究 油田公司在推广应用的是把普通电机改造成自变功率电机的技术，不需油田公司在推广应用的是把普通电机改造成自变功率电机的技术，不需要电容补偿装置而达到相关要求。基本原理是把补偿电流引入电机内部；从而减要电容补偿装置而达到相关要求。基本原理是把补偿电流引入电机内部；从而减低电机的运行电流、提高运行功率因数，使虚拟电机的功率由

76、低电机的运行电流、提高运行功率因数，使虚拟电机的功率由0 0100%100%间变化，间变化，有效提高电机变功率的幅度即电动机的过载能力。具有随着负荷的大小自动变化有效提高电机变功率的幅度即电动机的过载能力。具有随着负荷的大小自动变化功率，并且启动电流小、运行电流小、运行效率和功率因数高的特点，解决游梁功率，并且启动电流小、运行电流小、运行效率和功率因数高的特点，解决游梁式抽油机上安装的电机在运行过程中出现的功率因数过低和效率低的现象。式抽油机上安装的电机在运行过程中出现的功率因数过低和效率低的现象。 无功补偿和低压线改造无功补偿和低压线改造虽不能提高抽油机的系虽不能提高抽油机的系统效率，但确可

77、以减少统效率，但确可以减少电网损失。通过采用这电网损失。通过采用这些技术，可有效地降低些技术，可有效地降低网损，基本上可实现配网损，基本上可实现配电网的优化运行。电网的优化运行。 Y-Y-智能转换配电箱智能转换配电箱7575台台 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司4 4 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司4.14.1井下系统失效类型分析井下系统失效类型分析分类分类井次井次百分比百分比腐垢腐垢6024.7 偏磨偏磨9037.0 疲劳杆断疲劳杆断9338.3 合计合计243100.0 4 4 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司杆管泵失效比

78、例杆管泵失效比例 泵失效比例泵失效比例油田井下杆管泵失效，泵的失效油田井下杆管泵失效，泵的失效比例最大，占比例最大，占58% 58% 按井下部件分类按井下部件分类: : 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司 1 1：杆断成因分类：杆断成因分类分类分类井次井次百分百分比比%腐蚀杆断腐蚀杆断53.5 偏磨杆断偏磨杆断4531.5 疲劳杆断疲劳杆断9365.0 杆断合计杆断合计143100 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司 1 1：疲劳杆断的分布特征：疲劳杆断的分布特征 井筒全程的抽油杆都存在疲井筒全程的抽油杆都存在疲劳断裂的现象，有两处是相对多劳断裂的现象，

79、有两处是相对多发井段，即发井段，即80080012001200米和米和1600160020002000米。这两处合计占了米。这两处合计占了74%74%。也就是说，也就是说，74%74%的疲劳杆断都发的疲劳杆断都发生在生在1919的抽油杆身上。因为以的抽油杆身上。因为以往一级杆往一级杆(22(22) )下深很少超过下深很少超过800800米。值得注意的是米。值得注意的是1600160020002000米这一段的疲劳杆断数量最米这一段的疲劳杆断数量最大，可能与偏磨关系较大，但肉大，可能与偏磨关系较大，但肉眼很难判断，故都归入了疲劳杆眼很难判断，故都归入了疲劳杆断。断。 4 4 延长检泵周期工艺研究

80、延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司偏磨杆断及管破的分布特征偏磨杆断及管破的分布特征杆断杆断13001300米之上只有米之上只有5 5井次，只占井次，只占12%12%。13001300米以下则占了米以下则占了88%88%。偏磨管破相当集中地发生在偏磨管破相当集中地发生在16001600以下，占到以下，占到86%86%。 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司1 1：下行阻力：下行阻力：下行阻力：下行阻力-（欧拉理论）（欧拉理论）（欧拉理论）（欧拉理论）2 2：法向力：法向力：法向力：法向力-（侧向力理论）（侧向力理论）（侧向力理论）（侧向力理论）3 3：杆柱振动：杆柱振动：杆柱振

81、动：杆柱振动-（振动理论）（振动理论）（振动理论）（振动理论）4: 4: 井斜井斜井斜井斜-(-(局部影响局部影响局部影响局部影响) )5: 5: 泵活塞效应泵活塞效应泵活塞效应泵活塞效应-(-(油管蠕动油管蠕动油管蠕动油管蠕动) ) 是造成偏磨和疲劳杆管断的主是造成偏磨和疲劳杆管断的主是造成偏磨和疲劳杆管断的主是造成偏磨和疲劳杆管断的主要原因，其理论为防治失效措施要原因，其理论为防治失效措施要原因，其理论为防治失效措施要原因，其理论为防治失效措施提供指导。提供指导。提供指导。提供指导。井下系统偏磨成因研究井下系统偏磨成因研究 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司欧拉载荷方程

82、欧拉载荷方程 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司o下部下部: 轴向弯曲引起的侧向力影响较大轴向弯曲引起的侧向力影响较大o上部：上部：振动力影响较大振动力影响较大o全井：全井：液体法向力影响较大液体法向力影响较大o局部：局部：井筒弯曲影响井筒弯曲影响4 4 延长检泵周期工艺延长检泵周期工艺研究内容研究内容新疆油田分公司C2872下部下部:轴向轴向弯曲引起的弯曲引起的侧向力影响侧向力影响最大最大 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司当杆位于上下死点，杆速为当杆位于上下死点，杆速为0。此时杆两侧的侧向。此时杆两侧的侧向力差值最小，杆从弯曲态恢复到拉伸态。在一个冲

83、程中，力差值最小，杆从弯曲态恢复到拉伸态。在一个冲程中，杆在侧向力作用下将在油管内起码横向运动杆在侧向力作用下将在油管内起码横向运动2次。按冲次。按冲次次5次次/分算，则杆一年将横向运动：分算，则杆一年将横向运动：5*2*60*24*365=5256000次。次。偏磨同时极大地加剧了偏磨同时极大地加剧了杆断的几率。杆断的几率。按冲次按冲次1010次次/ /分算分算, ,一年总计冲次：一年总计冲次：10*60*24*365=5.2561010*60*24*365=5.256106 6次。次。抽油杆平均使用寿命为抽油杆平均使用寿命为2102107 7次；次；( (换成年换成年: :2107/5.2

84、56102107/5.256106 6=3.8=3.8年年.).)泵的平均使用寿命泵的平均使用寿命5105106 6次，次，换算成年也是一年换算成年也是一年, ,但按但按冲次冲次5 5次次/ /分算分算, ,接近两年。这也是调小冲次的原因接近两年。这也是调小冲次的原因. .(抽油杆平均使用寿命为抽油杆平均使用寿命为2107次次；泵的平均使用寿命；泵的平均使用寿命5 510106 6次次) 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司o 抽油杆柱的变速运动及抽油杆柱的变速运动及承受交变载荷将使杆柱产生承受交变载荷将使杆柱产生振动。一个行程振动振动。一个行程振动6-8次。次。o 振动主要

85、使得中和点上移，振动主要使得中和点上移，加大了偏磨的范围。尤其表加大了偏磨的范围。尤其表现在高气油比井上，如液击现在高气油比井上，如液击振动。振动。o 振动也加大了偏磨的程度振动也加大了偏磨的程度和杆断的几率。因为振动将和杆断的几率。因为振动将增加抽油杆弯曲冲击的动量增加抽油杆弯曲冲击的动量和冲量和冲量。 3：振动理论：振动理论 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司4：泵的活塞效应泵的活塞效应 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司完成井身轨完成井身轨迹库的建立迹库的建立(615口井口井)，把数据库，把数据库中井身静态中井身静态数据转化为数据转化为直观的井身直

86、观的井身轨迹。轨迹。5:井斜因素井斜因素 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司抽油杆断裂失效机理及表现形态抽油杆断裂失效机理及表现形态 抽油杆服役过程中，由于承受变动载荷抽油杆服役过程中，由于承受变动载荷或反复承受应力和应变，即使所受的应力低或反复承受应力和应变，即使所受的应力低于屈服强度于屈服强度( (屈服强度或屈服点低于抗拉强度屈服强度或屈服点低于抗拉强度) )也会导致裂纹萌生和扩展，以至材料断裂而也会导致裂纹萌生和扩展，以至材料断裂而失效，这一全过程，称为疲劳。材料的疲劳失效，这一全过程，称为疲劳。材料的疲劳破坏，往往由局部的应力集中引起裂纹萌生破坏，往往由局部的应力集

87、中引起裂纹萌生而造成，该裂纹萌生处称为疲劳源，或疲劳而造成，该裂纹萌生处称为疲劳源，或疲劳核。疲劳断裂过程包括三个阶段；核。疲劳断裂过程包括三个阶段；（1 1）反复塑性变形导致局部应变）反复塑性变形导致局部应变( (应力集中应力集中) )；（2 2）局部化应变的结果产生初始裂纹；）局部化应变的结果产生初始裂纹；（3 3）裂纹扩展，最终发生失效、断裂。）裂纹扩展，最终发生失效、断裂。因此，疲劳破坏过程总有明显的三个组成部因此，疲劳破坏过程总有明显的三个组成部分：裂纹萌生、裂纹扩展和最终断裂。分：裂纹萌生、裂纹扩展和最终断裂。 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司新抽油杆的直线度

88、，按新抽油杆的直线度，按API标准，每标准，每12inches不得超过不得超过1/16inch（相当于每（相当于每3米不得超过米不得超过1.5毫米）毫米） 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司彩南产出水的彩南产出水的PH大于大于7,属于碱性水属于碱性水,基本可以排基本可以排除除CO2腐蚀。彩南油田采出水的硫酸盐还原菌腐蚀。彩南油田采出水的硫酸盐还原菌含量远高于注水水质标准，达到了含量远高于注水水质标准，达到了103个个/mL；硫化物的含量非常高，达到了硫化物的含量非常高，达到了10mg/L，H2S腐腐蚀是彩南油田主要的腐蚀因素。地层水性质为重蚀是彩南油田主要的腐蚀因素。地层水

89、性质为重碳酸钠型，总矿化度为碳酸钠型，总矿化度为10845mg/l,氯离子含量为氯离子含量为:5000mg/L左右。左右。按中科院所订的金属耐蚀性标准按中科院所订的金属耐蚀性标准:CL-离子浓度离子浓度大于大于3550mg/L时时,使用不锈钢要慎重使用不锈钢要慎重,CL-离子离子浓度大于浓度大于21000mg/L时时,绝对不能使用。氯化物绝对不能使用。氯化物腐蚀在彩南油田是一个可疑的腐蚀因素。腐蚀在彩南油田是一个可疑的腐蚀因素。抽油杆断裂失效机理及表现形态抽油杆断裂失效机理及表现形态 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司油井水的腐蚀性随着氯化物浓度的增加而增加。缓油井水的腐蚀

90、性随着氯化物浓度的增加而增加。缓蚀剂对于高浓度氯离子井液中的抽油杆很难达到防护目蚀剂对于高浓度氯离子井液中的抽油杆很难达到防护目的。氯化物腐蚀对碳钢抽油杆的腐蚀要比对合金钢的抽的。氯化物腐蚀对碳钢抽油杆的腐蚀要比对合金钢的抽油杆腐蚀要严重。因为油杆腐蚀要严重。因为CL-离子活性很强离子活性很强,经常是优先吸经常是优先吸附于金属表面附于金属表面,很容易穿过金属表面，在油水混合流的作很容易穿过金属表面，在油水混合流的作用下用下,金属表面受到局部破坏并与金属局部发生阳极溶解金属表面受到局部破坏并与金属局部发生阳极溶解,如此一来如此一来,形成腐蚀坑点。形成腐蚀坑点。选用井下设备须考虑流体性质选用井下设

91、备须考虑流体性质,对材质须明确要求！对材质须明确要求！抽油杆断裂失效机理及表现形态抽油杆断裂失效机理及表现形态 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司 目前有目前有HYHY和和HLHL两种高强杆两种高强杆:HY:HY高强杆是工艺性高强杆，高强杆是工艺性高强杆， HLHL属于材料性属于材料性高强杆。如金成公司采用高强杆。如金成公司采用20CrMoA 20CrMoA 、35CrMoA35CrMoA钢经中频淬火和箱式炉回钢经中频淬火和箱式炉回火加工成火加工成D D级杆级杆, H, H级杆还要经过一道表面淬火工序形成淬硬层就成为级杆还要经过一道表面淬火工序形成淬硬层就成为HYHY高强杆

92、。高强杆。 HLHL高强杆金成公司采用高强杆金成公司采用16Mn2SiCrMoVTi16Mn2SiCrMoVTi和和12Mn2SiCr12Mn2SiCr两种两种钢材。钢材。( (前面的两位数字代表钢中平均含碳量的万分之几，元素符号表前面的两位数字代表钢中平均含碳量的万分之几，元素符号表示钢中所含的合金元素。元素后面的数字表示该元素的平均含量的百示钢中所含的合金元素。元素后面的数字表示该元素的平均含量的百分之几。如果平均含量低于分之几。如果平均含量低于1.5%1.5%，则不标明含量。如果平均含量大于，则不标明含量。如果平均含量大于1.5%1.5%、2.5%2.5%、3.5%3.5%，则相应地以，

93、则相应地以2 2、3 3、4 4等表示。等表示。) ) 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司1：抽油杆加扶正器和底部加重的综抽油杆加扶正器和底部加重的综合防治措施合防治措施(已应用已应用)2：统一杆柱直径措施统一杆柱直径措施(已应用已应用)3：内衬油管内衬油管(已应用已应用)4：腐蚀严重井使用腐蚀严重井使用D级抽油杆级抽油杆(已应用已应用)5：耐磨防腐抽油杆接箍耐磨防腐抽油杆接箍(已应用已应用)6：油管锚定和适当加长尾管油管锚定和适当加长尾管(已应用已应用)7:防腐防腐(除硫棒除硫棒防垢防垢(防卡泵防卡泵)措施措施(已应用已应用)8：引进试验抽油杆防弯减振器：引进试验抽油杆防

94、弯减振器：9：引进油管旋转器抽油杆旋转器引进油管旋转器抽油杆旋转器10：加强管理：加强管理 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司 通过抽油杆的下部通过抽油杆的下部加重或液力加重或液力反馈反馈增大下行动力，避免杆柱弯曲增大下行动力，避免杆柱弯曲。（1 1）下部加重技术）下部加重技术 下部加重已成为治理偏磨的重要措施。下部加重已成为治理偏磨的重要措施。1、杆管防偏磨配套技术、杆管防偏磨配套技术 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司内衬油管措施内衬油管措施内衬油管措施内衬油管措施按统计油田油管磨破的深度分布，集中度很高，按统计油田油管磨破的深度分布，集中度很高，几

95、乎都在几乎都在1600米之下，这可以为内衬油管治理米之下，这可以为内衬油管治理措施节省不少成本。内衬油管只下在措施节省不少成本。内衬油管只下在1600米之米之下。可以考虑将原下。可以考虑将原C2230、C2243、C2052井井所下的内衬油管所下的内衬油管(每口井长度约每口井长度约890米米)改为只下改为只下400米。这样也不影响下刮蜡杆。米。这样也不影响下刮蜡杆。另外，新进的内衬油管也按只另外，新进的内衬油管也按只下在下在1600米之下米之下400米的原则，米的原则，可以多下一倍的井。可以多下一倍的井。124 4 延长检泵周期工艺延长检泵周期工艺研究内容研究内容新疆油田分公司 1 1：普通抽

96、油杆：普通抽油杆( (软杆软杆) )比高强度杆比高强度杆( (硬杆硬杆) )更能更能容忍腐蚀，容忍腐蚀，D D级杆可以容忍比级杆可以容忍比H H级杆有更深更大的级杆有更深更大的腐蚀坑点，较小的腐蚀坑点就能对高强度杆腐蚀坑点，较小的腐蚀坑点就能对高强度杆(H(H级级杆杆) )形成致命的伤害。即高强度杆对腐蚀点或磨损形成致命的伤害。即高强度杆对腐蚀点或磨损刻痕的敏感性极高。刻痕的敏感性极高。 2 2：高强杆对弯曲或挠曲的敏感性也比：高强杆对弯曲或挠曲的敏感性也比D D级杆级杆高，对于易于发生液击振动而导致偏磨的油藏，高，对于易于发生液击振动而导致偏磨的油藏，就可能发生疲劳断裂。就可能发生疲劳断裂。

97、 3 3：高强杆的缓蚀剂投放频率或用量也要高出：高强杆的缓蚀剂投放频率或用量也要高出普通抽油杆的一倍。普通抽油杆的一倍。 一般原则是：只要能够满足载荷及强度需要，一般原则是：只要能够满足载荷及强度需要，就应该使用普通抽油杆。就应该使用普通抽油杆。避免抽油杆因腐蚀而断裂的应对措施避免抽油杆因腐蚀而断裂的应对措施4 4 延长检泵周期工艺延长检泵周期工艺研究内容研究内容新疆油田分公司 较软的材质具有较小较软的材质具有较小的杆应力的杆应力, ,而较硬的材质而较硬的材质具有较大的杆应力。高具有较大的杆应力。高强杆的冲击韧性强杆的冲击韧性( (低于低于58.8)58.8)因此小于因此小于D D级杆级杆(6

98、8.8) (68.8) 。 韧性是材料对缺口或裂韧性是材料对缺口或裂纹敏感程度的反映，用纹敏感程度的反映，用来衡量材料的抗裂纹扩来衡量材料的抗裂纹扩展能力展能力。 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司偏磨除了抽油杆磨断和油管磨破，可偏磨除了抽油杆磨断和油管磨破，可进一步细分为：抽油杆接箍偏磨、凡尔罩进一步细分为：抽油杆接箍偏磨、凡尔罩偏磨和拉杆偏磨。抽油杆接箍偏磨占了偏偏磨和拉杆偏磨。抽油杆接箍偏磨占了偏磨总数的磨总数的26%。因此可以考虑更换防磨接。因此可以考虑更换防磨接箍作为应对措施。箍作为应对措施。耐磨损防腐蚀低摩擦系数双向保护抽油耐磨损防腐蚀低摩擦系数双向保护抽油杆接

99、箍。该接箍是在普通抽油杆接箍外表杆接箍。该接箍是在普通抽油杆接箍外表面上喷涂一种耐磨损防腐蚀低摩擦系数功面上喷涂一种耐磨损防腐蚀低摩擦系数功能合金涂层能合金涂层ACO-160。在。在偏磨较严重偏磨较严重13井井次应用防磨节箍次应用防磨节箍997个。目前发生检泵的个。目前发生检泵的6井次中，防磨节箍基本上无明显磨损，防井次中，防磨节箍基本上无明显磨损，防磨效果较好磨效果较好.耐磨防腐抽油杆接箍耐磨防腐抽油杆接箍 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司油管锚定油管锚定油管锚定与否冲程损失的关系油管锚定与否冲程损失的关系114液力油管锚结构示意图液力油管锚结构示意图 延长检泵周期工艺

100、研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司杆式泵与油管锚定装置配套使用杆式泵与油管锚定装置配套使用是解决油管断裂和偏磨问题的有效途是解决油管断裂和偏磨问题的有效途径之一。油管锚可以减轻和改善油管径之一。油管锚可以减轻和改善油管在泵抽汲过程中的受力状况，抑制振在泵抽汲过程中的受力状况，抑制振动，使油管保持恒定张力，防止油管动，使油管保持恒定张力，防止油管蠕动弯曲，控制管柱的伸缩蠕动弯曲，控制管柱的伸缩,降低管断降低管断和偏磨的发生几率，提高油管的稳定和偏磨的发生几率，提高油管的稳定性，延长油管的使用寿命。同时，也性，延长油管的使用寿命。同时，也减少抽油泵的冲程损失，从而提高泵减少抽油泵的冲程损失，从

101、而提高泵效，增加原油产量。效，增加原油产量。油管锚定油管锚定 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司防腐光杆和除硫棒防腐光杆和除硫棒 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司防卡泵防卡泵防卡泵防卡泵 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司其它泵其它泵: 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司抗磨副抗磨副抽油杆接箍抽油杆接箍油管油管抗磨副结构示意图抗磨副结构示意图抗磨副抗磨副-转变磨损对象，防止杆管磨损转变磨损对象，防止杆管磨损抗磨杆抗磨杆耐磨套耐磨套油管油管抗磨配合副抗磨配合副减磨扶正副减磨扶正副4 4 延长检泵周期工艺研究延长检泵

102、周期工艺研究新疆油田分公司 泵失效按卡泵、凡尔罩断、泵泵失效按卡泵、凡尔罩断、泵漏失三种成因划分，卡泵占漏失三种成因划分，卡泵占40%40%，凡尔，凡尔罩断占罩断占32%32%，泵漏失占，泵漏失占28%28%针对卡泵已针对卡泵已经引进应用了防卡泵，且取得了明显经引进应用了防卡泵，且取得了明显的成效，泵漏失通过正常检泵作业可的成效，泵漏失通过正常检泵作业可得以维护，矛盾比较突出的就是凡尔得以维护，矛盾比较突出的就是凡尔罩断。罩断。已采取措施已采取措施: :1)1)防断脱泵防断脱泵214214口井口井, ,缓解了凡尔罩频缓解了凡尔罩频断，断，0404年罩断年罩断7878井次，井次，0505年年58

103、58井次。井次。 141141口井未用。口井未用。2)2)长活塞防卡泵长活塞防卡泵2323台台: :防止腐垢卡泵防止腐垢卡泵4.1 4.1 抽油泵凡尔罩断的应对措施抽油泵凡尔罩断的应对措施 杆管泵失效比例杆管泵失效比例4 4 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司4.1 4.1 抽油泵凡尔罩断的应对措施抽油泵凡尔罩断的应对措施 1 1）改进深井泵出油阀阀罩）改进深井泵出油阀阀罩 38mm38mm泵的出油阀阀罩是整个抽油杆串泵的出油阀阀罩是整个抽油杆串断最集中的部位。原因断最集中的部位。原因: :一是阀罩上有一是阀罩上有3 3个出油槽，个出油槽，承载面积偏小，如，承载面积偏小，如

104、，3838泵阀罩的最小承载截面泵阀罩的最小承载截面积只有积只有204mm204mm2 2，仅相当于，仅相当于16mm16mm抽油杆的截面积抽油杆的截面积（201mm201mm2 2）；轴向过流断面小）；轴向过流断面小, ,当活塞下行时产生当活塞下行时产生很大的液流阻力，引起下部抽油杆弯曲，既影响很大的液流阻力，引起下部抽油杆弯曲，既影响活塞有效冲程，又加速了下部抽油杆的疲劳断裂；活塞有效冲程，又加速了下部抽油杆的疲劳断裂；二是阀球在阀罩内二是阀球在阀罩内1 1年时间要跳动年时间要跳动3103106 66106106 6次，在部分井上阀球对阀罩内壁的磨损较严重，次，在部分井上阀球对阀罩内壁的磨损

105、较严重，削弱了承载能力。改进措施：削弱了承载能力。改进措施： 合理改进阀罩的尺寸，加大其壁厚，使阀罩合理改进阀罩的尺寸，加大其壁厚，使阀罩的最小承载受力截面积较原来增加的最小承载受力截面积较原来增加1/31/3；有杆泵有杆泵下冲程下冲程液面液面泵筒泵筒 柱塞柱塞 下冲程游动下冲程游动伐打开伐打开固定伐固定伐关闭关闭4 4 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司4.1 4.1 抽油泵凡尔罩断的应对措施抽油泵凡尔罩断的应对措施 38mm 38mm和和44mm44mm普通管式泵泵简内径的限制，活塞上游动凡尔罩处普通管式泵泵简内径的限制，活塞上游动凡尔罩处的轴向过流断面小，上凡尔罩薄，

106、而且使用普通拉杆，这就在抽油杆柱的轴向过流断面小，上凡尔罩薄，而且使用普通拉杆，这就在抽油杆柱上形成薄弱环节。改进措施上形成薄弱环节。改进措施 : :2 2）改进深井泵拉杆）改进深井泵拉杆当泵径当泵径38mm38mm时，深井泵柱塞与抽油杆柱是通过拉杆来联接的。深井泵时，深井泵柱塞与抽油杆柱是通过拉杆来联接的。深井泵拉杆断脱率很高，其原因一是拉杆采用拉杆断脱率很高，其原因一是拉杆采用19mm19mm的抽油杆加工，杆径偏小；的抽油杆加工，杆径偏小；二是如果与柱塞的联接端采用二是如果与柱塞的联接端采用“M161.5”M161.5”的螺纹，而且留有的螺纹，而且留有“314.5”314.5”的退刀槽，实

107、际受力面积小，存在应力集中。改进措施：的退刀槽，实际受力面积小，存在应力集中。改进措施： 采用采用22 mm22 mm抽油杆加工，横截面积增加抽油杆加工，横截面积增加33.3%33.3%，减少杆体承受应力，减少杆体承受应力 若联接螺纹为若联接螺纹为“M161.5”M161.5”改进为改进为“M181.5”M181.5”，增加了承载面积，增加了承载面积，把退刀槽改成锥体或不留退刀槽，则相对消除了应力集中；拉杆使用双把退刀槽改成锥体或不留退刀槽，则相对消除了应力集中；拉杆使用双贝帽压紧来产生预紧力，可有效防止脱扣。贝帽压紧来产生预紧力，可有效防止脱扣。 深井泵拉杆扶正。在拉杆上加装尼龙扶正器。深井

108、泵拉杆扶正。在拉杆上加装尼龙扶正器。提高泵筒、活塞和阀座的防腐耐磨性提高泵筒、活塞和阀座的防腐耐磨性: : 推荐采用推荐采用“氧化锆阀球和阀座氧化锆阀球和阀座+ +喷焊柱塞喷焊柱塞+ +氮化泵筒氮化泵筒”的结构形式。的结构形式。4 4 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司4.2 4.2 避免抽油杆发生共振的应对措施避免抽油杆发生共振的应对措施 杆柱的振动有自由振动和强迫振动两种，抽油杆柱的运动是在悬杆柱的振动有自由振动和强迫振动两种，抽油杆柱的运动是在悬点持续支持下的强迫振动点持续支持下的强迫振动, ,具有周期性，为具有周期性，为TpTp60/n60/n（nn冲数冲数/ /分

109、）。由分）。由抽油杆柱振动引起的伸缩对活塞冲程影响究竟是增加还是减小，将取决抽油杆柱振动引起的伸缩对活塞冲程影响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相位配合或频率配合。于抽油杆柱自由振动与悬点摆动引起强迫振动的相位配合或频率配合。若两者相位或频率相符时，就会引起共振，从而产生应力集中，导致抽若两者相位或频率相符时，就会引起共振，从而产生应力集中，导致抽油杆最薄弱处断裂。避免共振的条件是抽油井冲数不能与抽油杆柱自由油杆最薄弱处断裂。避免共振的条件是抽油井冲数不能与抽油杆柱自由振动频率相同或成偶数倍。泵深定了之后，冲数选择就要考虑这一因素振动频率相同或成偶数倍。泵深

110、定了之后，冲数选择就要考虑这一因素 . .当冲数为当冲数为6 6时，每时，每1010秒一次受秒一次受迫振动即一个行程，在此一迫振动即一个行程，在此一个行程中，当泵深个行程中，当泵深1600m1600m时杆时杆柱自由振动柱自由振动8 8次。次。4 4 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司4.2 4.2 避免抽油杆发生共振的应对措施避免抽油杆发生共振的应对措施 K.N.MillK.N.Mill研究了抽油杆柱自然频率与冲次之比对有效冲程的影研究了抽油杆柱自然频率与冲次之比对有效冲程的影响：响： 上冲程开始时，随着游动阀关闭，在抽油杆中产生了拉上冲程开始时，随着游动阀关闭，在抽油杆中

111、产生了拉伸应力波，使杆柱末端发生移动；到上冲程死点时开始下行，伸应力波，使杆柱末端发生移动；到上冲程死点时开始下行，游动阀打开，固定阀关闭，在抽油杆中产生了收缩应力波；同游动阀打开，固定阀关闭，在抽油杆中产生了收缩应力波；同理：油管中也回由于固定阀的开关作用而产生拉伸应力波和收理：油管中也回由于固定阀的开关作用而产生拉伸应力波和收缩应力波。由于两者不同的变化，会使下冲程两个阀之间的距缩应力波。由于两者不同的变化，会使下冲程两个阀之间的距离发生变化，有时增加有效冲程，有时减少有效冲程。离发生变化，有时增加有效冲程，有时减少有效冲程。4 4 延长检泵周期工艺延长检泵周期工艺研究内容研究内容新疆油田

112、分公司不同冲次时自然频率随泵深变化曲线不同冲次时自然频率随泵深变化曲线 4 4 延长检泵周期工艺研究延长检泵周期工艺研究新疆油田分公司当频率比为当频率比为1.51.5、3.53.5、5.55.5等奇数值时，对柱塞的有效冲程有利；当频率等奇数值时，对柱塞的有效冲程有利；当频率比为比为2.52.5、4.54.5、6.56.5等偶数值时，对柱塞的有效冲程不利；特别是当频率等偶数值时，对柱塞的有效冲程不利；特别是当频率比为比为2 2、4 4、6 6、88等纯偶数时，抽油杆会发生共振，致使其容易发生断脱。等纯偶数时，抽油杆会发生共振，致使其容易发生断脱。计算频率比时，冲数值被自由振动频率值相除，再倒过来

113、，自由振动频率计算频率比时，冲数值被自由振动频率值相除，再倒过来，自由振动频率值被冲数值相除，两个值均不为偶数值可以避免抽油杆发生共振值被冲数值相除，两个值均不为偶数值可以避免抽油杆发生共振. .频频率率比比与与实实际际冲冲数数新疆油田分公司1 1）：抽油系统效率每提高一个百分点，大约降低产液单耗）：抽油系统效率每提高一个百分点，大约降低产液单耗1KW.hr/t1KW.hr/t。2 2）：抽油井管理的核心问题是合理沉没度、油井稳产、抽油系统效）：抽油井管理的核心问题是合理沉没度、油井稳产、抽油系统效率高且免修期长。合理沉没度是稳产高效且免修期长的基础。率高且免修期长。合理沉没度是稳产高效且免修

114、期长的基础。彩南油田彩南油田合理沉没度的范围合理沉没度的范围200200米米400400米。其大小视含水率和气油比大小而定。米。其大小视含水率和气油比大小而定。在此范围内，可以保证稳产，系统效率高，泵效也高（虽然不一定是最在此范围内，可以保证稳产，系统效率高，泵效也高（虽然不一定是最高）。按此标准，高）。按此标准，彩南油田需要大幅度调整沉没度，不仅可以节省油管彩南油田需要大幅度调整沉没度，不仅可以节省油管和抽油杆材料，也能节能且延长检泵周期。和抽油杆材料，也能节能且延长检泵周期。3 3）：）：泵深超过泵深超过1600m后，井下失效井数急剧上升。冲程损失率与泵后，井下失效井数急剧上升。冲程损失率与泵深的平方成正比，与冲程成反比。在其他条件相同时，泵阀缝隙处的漏深的平方成正比，与冲程成反比。在其他条件相同时，泵阀缝隙处的漏失液量与举升高度的平方根成正比；失液量与举升高度的平方根成正比；凡儿的磨损速率又与漏失凡儿的磨损速率又与漏失量的立方成正比。即泵深增加一倍，凡儿的磨损速率将增加量的立方成正比。即泵深增加一倍，凡儿的磨损速率将增加倍倍。认识与结论认识与结论