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浅谈影响泵效的原因及提高泵效的措施
作者：陈超 吴大全 周长顺 梁明华
来源：《中国石油和化工标准与质量》2013年第10期
【摘要】油田开发总方针，要提高油田开发水平，增加油田效益。但随着油井数的增多，产液量的增加，注水逐渐见效，抽油泵效却逐渐下降。对于这个问题，作者通过理论分析和现场实践，浅谈影响泵效的原因及提出了下步如何提高泵效建议性措施。 【关键词】理论排量 泵效 因素 措施
抽油泵属于一种特殊形式的往复泵，动力从地面经抽油杆传递到井下，使戳油泵的柱塞作上下往复运动，将油井中原油沿油管举升到地面上，完成人工举升采油。影响泵效的因素 1 冲程损失的影响
由于抽油杆、油管在工作过程中承受交变载荷，从而引起抽油杆和油管的弹性伸缩，使活塞冲程小于光杆冲程，并减少了活塞让出的体积，造成泵效降低。以下就静载荷及惯性载荷引起抽油杆、油管弹性变形，及其对活塞冲程的影响介绍如下：1.1 静载荷对活塞冲程损失的影响
当驴头从下死点开始上行时，游动凡尔关闭，液柱重量作用在罗塞上，使抽油杆发生弹性伸长，抽油杆虽然由下死点向上走了λr距离，即悬点从位置A移到B，但活塞尚未发生移动，所以抽不出油，λr即为抽油杆柱的伸长。
油管由于卸去液柱重量而缩短一段距离λt，悬点位置由B移至C，此时虽然通过抽油杆带着活塞一起向上走了λt的距离，但活塞与泵筒之间仍无相对运动，因此，抽不出油来，吸入凡尔也仍是关闭的。
当驴头位置由C继续向上移动时，活塞才与泵筒发生相对位移，井口出油，吸入凡尔打开吸入液体，一直移到上死点D点，走完上冲程。 由上述可知：驴头冲程为s而活塞冲程为sp。 则s-sp=λ=λr+λt （式1）
同理，悬点由上死点开始下冲程时，吸入凡尔关闭，排出凡尔打开，液柱载荷由抽油杆移到油管上，使抽油杆缩短λr，油管伸长λt。当驴头下行λ=λr+λt 距离之后，活塞与泵筒才有相对运动，才开始抽油。因此，下冲程与上冲程一样，活塞冲程比驴头冲程小λ值，λ称为冲程损失。
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由于冲程损失使泵效降低的数值ηλˊ为L： ηλ′=（s-sp）/s=λ/s （式2）λ值根据虎克定律算出： λ=WlˊL /E（1/fr+1/ft）=fprlL2 /E（1/ fr+1/ft） （式3）
对于多级抽油杆，以2级为例，λ值为： λ=Wlˊ/E（L1/fr1+L2/fr2+L/ft）（式4） 式中：
λ——冲程损失，m；
Wl——上、下冲程中静载荷之差，即液柱载荷，Wl= fprlL*10-4，N； fp、fr、f t——活塞、抽油杆、油管截面积，cm2； L——抽油杆柱总长度，m； γ1 ——液柱重量，N/m3；
E ——钢的弹性模数，2.1*107N/cm2 L1、L2 ——每级抽油杆的长度，m； fr1、fr2 ——每级抽油杆的截面积，cm2。
例某井油管直径21/2″（外径73毫米、内径62毫米），选用38毫米杆式泵，下泵深度为1400米，由直径7/8 ″抽油杆580米；直径3/4″抽油杆820米组成二级抽油杆柱，井内液体重度为8600N/m3，驴头冲程为1.8米，试计算冲程损失及对泵效的影响。 解：WL = fpLγ1=π/4D2Lγ1 =3.14/4*0.0382*1400*8.6 =13.648KN（或13648N）
查表3-4得7/8″、3/4″抽油杆的截面积分别3.8平方厘米、2.85平方厘米。
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ft =π/4（7.32-6.22）=11.65平方厘米λ=Wlˊ/E（L1/fr1+ L2/fr2+L/frt） = 1 3 6 8 4 / 2 . 1 * 1 0 7
（580/3.8+820/2.85+1400/11.68）=0.36米 对泵效的影响ηλ=λ/s=0.36/1.8=20% 1.2 惯性载荷对活塞冲程的影响
悬点上升到上死点时，抽油杆在向上最大惯性载荷作用下减载而缩短，因此，悬点到上死点后，抽油杆在惯性力作用下带着活动塞仍继续上行，使活塞比静截变形时，向上多移动一段距离 λˊ。
同理，悬点到下死点时活塞又比静截荷变形时向下多移动一段距离λ″。 由上述可知：在惯性载荷作用下，使活塞冲程比只有静载荷变形时要增加λp： λp=λˊ+λ″ （式5） 式中：
λp——由于惯性载荷的作用，使活塞冲程增加的数值。 根据虎克定律计算：λp =λ+λ″
=L/frE.Wrsn2/2*1790（1-r/l）+ L/frE. Wrsn2/2*1790（1+r/l）
= Wrsn2L/1790 frE （式6）上式中由于抽油杆柱上各点所承受的惯性力不同，计算中取其平均值，即取悬点惯性载荷的一半。 静载荷和惯性载荷对活塞冲程的影响为：
惯性载荷引起的抽油杆柱变形会使活塞冲程增大，有利于提高泵效。但惯性载荷增加会使悬点最大载荷增加，最小载荷减小，抽油杆受力情况变坏。因此，通常并不采用快速抽汲增加惯性载荷的办法来增加活塞冲程。 2 气体对泵效的影响
当活塞在下死点位置时，在泵的排出凡尔与吸入凡尔之间有一定的距离，这个距离叫防冲距，两凡尔间的泵筒容积叫余隙容积。当泵入口处的压力低于饱和压力时，抽汲时总是气、液两相进入泵内，而气体进入泵内占据一定的体积，必然减少进入泵内的液体量使泵效降低。进
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气严重时，甚至发生“气锁”，即在抽汲时由于气体在泵内压缩和膨胀，使吸入和排出凡尔无法打开，出现抽不出油的现象。
以上是本人浅谈的一些理论上的原因分析，从现场来看，提高泵效主要要解决抽汲能力和供液能力的问题，也是井筒管理的一项重要工作，本人也将继续加强这方面的跟踪学习，拓展理论视野，将合理的措施应用于生产之中，使井筒管理迈上一个新的台阶。 作者简介
陈超（1986—），男，蒙古族，内蒙古牙克石市，助理工程师，主要从事石油工作。
本文来源：https://www.wddqxz.cn/b6665367f4ec4afe04a1b0717fd5360cba1a8d9f.html
2022-07-14
