抽油泵柱塞与泵筒间隙漏失量的计算与探讨

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。     

抽油泵柱塞和泵筒环隙漏失研究进展及方向

准确预测抽油泵柱塞与泵筒环隙漏失量,对抽油泵间隙的选择至关重要。间隙选择过大,会使抽油泵漏失量增加,严重影响其泵效和油井产量; 间隙过小,虽然漏失减小,但加剧了柱塞与泵筒的摩擦,影响柱塞和抽油泵的使用寿命。基于国内外对抽油泵柱塞和泵筒环隙漏失方程的研究,分析了理论推导法、试验推导法、数值模拟法3种漏失模型的推导方法,阐述了抽油泵柱塞和泵筒环隙漏失量的研究进展。研究结果表明:当间隙<0.127 mm时,柱塞偏心对漏失量影响较小; 当间隙>0.127 mm时,偏心对漏失量影响较大; 剪切漏失量在总的漏失量中所占比重较大,剪切漏失与压差漏失异向时,会出现负漏失。指出了抽油泵柱塞-泵筒环隙漏失方程的发展方向:从试验角度确定剪切漏失和压差漏失的方向; 同时要对特殊抽油泵的间隙漏失模型开展研究。为更好地指导油井的生产,应结合泵效的其他相关影响因素,借助大数据处理分析,获得最佳的泵效。     

抽油泵金属柱塞与泵筒间隙处泄漏问题的理论分析

文章应用液体缝隙流动理论推导了抽油泵金属柱塞与泵筒间隙处漏失量的计算公式,并从理论上分析了影响抽油泵柱塞与泵筒间隙处泄漏的主要因素。     

深井高温抽油泵泵筒-柱塞间隙对漏失影响研究

现有文献中,抽油泵漏失计算研究重点集中在泵结构形变等方面,高温引起热变形后对漏失的影响研究不够充分,导致泵漏失计算误差较大。鉴于此,将抽油泵简化为双层圆筒组合空心圆柱体,在研究泵圆环模型的热变形理论基础上,引入修正的弹性模量和热膨胀系数,开展泵筒、柱塞随温度改变的热变形量研究,并借助泵漏失计算研究成果,完成泵筒-柱塞间隙与高温抽油泵漏失量计算。研究出温度、沉没度以及泵挂深度与漏失量之间的定量关系,提出通过对沉没度、泵挂深度的选择和提高间隙配合精度来有效降低抽油泵漏失量。研究结果可为深井高温抽油泵设计、选用、加工与间隙计算提供依据。     

消除柱塞与泵筒间隙漏失的新抽油泵

消除柱塞与泵筒的间隙漏失可大幅度提高抽油泵的容积效率，本文提出一种能消除柱塞与泵筒间隙漏失的新型抽油泵结构，并通过理论分析，对新型抽油泵主要尺寸的确定方法进行了探讨。     

关于整筒管式抽油泵间隙计算的探讨

根据抽油泵的工作状态,提出了抽油泵间隙计算模型,导出了考虑井液温度、井液压力和轴向力作用下泵筒及柱塞径向位移的表达式,进而得到抽油泵间隙的理论计算式。算例表明,现有不考虑井液温度及柱塞变形的计算理论过于粗略。应近似地按柱塞位于下止点时的环隙计算抽油泵的环隙静、动态漏失量。     

基于油管头实测轴向载荷的泵示功图仿真模型

抽油机井泵况诊断技术是以实测悬点示功图为基础,应用抽油杆柱纵向振动的波动方程可以将悬点示功图转化为泵示功图。建立了抽油机井泵示功图仿真的新方法,该方法以实测油管头轴向载荷与悬点位移的时间历程为已知条件,应用波动方程描述油管柱的轴向振动,建立了油管柱底端轴向载荷的仿真模型,并以此为基础建立了抽油泵泵筒内瞬时液体压力和柱塞液体载荷的仿真模型,从而建立了基于油管头轴向载荷的示功图仿真方法。实测与仿真结果表明:油管头轴向载荷与悬点位移所构成的图形与悬点示功图具有确定的对应关系,基于油管头轴向载荷仿真泵示功图是可行的。所建立的泵示功图仿真模型具有较高的仿真精度,能够满足工程实际应用的要求。     

抽油泵柱塞环槽结构对漏失量的影响研究

抽油泵工作过程中,由于泵筒与柱塞之间存在一定间隙,在柱塞两端的液体压差及剪切力的作用下,会使大量液体通过间隙漏失,对泵效产生严重影响。为分析抽油泵柱塞环槽结构对柱塞与泵筒间隙漏失量的影响机理,通过建立柱塞环槽不同结构的抽油泵模型,根据抽油泵工作特点,设定了不同边界条件下的多物理场耦合模型,通过数值模拟分析了槽宽、槽深、槽距、槽数和环槽位置对环槽内流体速度场及间隙漏失量的影响规律。分析结果表明:在环槽内形成的涡流受到槽宽与槽深这两个因素影响较大,当槽深和槽宽相接近时,所形成的涡流较为完整,且涡心几乎位于环槽中心,而环槽位置、槽距及槽数发生变化时,对环槽内所形成涡流的形状基本无影响;在一定范围内,随着槽深和槽宽的增大,漏失量逐渐减小,到达一定范围后,随着槽深和槽宽的进一步增大,漏失量不再随其发生明显变化。所得结论可为抽油泵漏失机理的进一步研究和结构改进提供指导。     

DL-超深低漏整筒抽油泵的研制与应用

针对常规抽油泵在泵挂深度超过2200m进行深抽时抽油泵漏失和易失效的问题,研制了DL-超深低漏整筒抽油泵。该抽油泵由内泵筒、外泵筒、连通孔、柱塞和固定阀连接而成,内泵筒的内外侧均处在油管内液体之中,内泵筒的内外侧不存在压差,消除了常规抽油泵的"鼓胀效应",从根本上减少了抽油泵的间隙漏失。现场试验表明,超深低漏整筒抽油泵能明显减少漏失量。中原油田现场应用的4口井中,平均单井日增液2.6t,日增油1.2t,泵效提高11%,已阶段性增油560t,创经济效益224万元。     

消除柱塞与泵筒间隙漏失的新抽油泵

消除柱塞与泵筒的间隙失可大幅度提高抽油容积效率，本文提出一种能消除柱塞与泵筒间隙漏失的新型抽油泵结构，并通过理论分析，对新型抽油泵主要尺寸的确定方法进行了探讨。     

抽油泵环隙漏失量的计算

根据柱塞和泵筒在并下工作时受井液压力、温度和轴向力等因素的影响，使环隙沿柱塞长度近似呈倒锥形，通过对液体在楔形缝隙中流动规律的研究，导出了泵筒与柱塞同吨和偏心两种情况下的环隙漏失量的精确和近似公式，这些公式可直观反映出间隙和偏心量的大小对漏失量的影响。实例计算表明，计算结果正确。     

低摩阻泵漏失量及摩阻分析研究

为了提高低摩阻泵的工作效率,减小摩阻损失,对泵漏失量、柱塞与泵筒的摩擦力进行理论分析计算,并将由缝隙流动理论计算的摩擦力与液压卡紧力引起的摩擦力进行对比,发现缝隙流动理论计算的摩擦力可以忽略不计,要减小摩阻,关键在于增大柱塞与泵筒之间的间隙和减小漏失量。对低摩阻泵和常规柱塞泵的漏失量和摩阻进行试验验证,验证结果表明,在相同条件下,常规柱塞泵的漏失量大于低摩阻泵,且漏失量的差别随泵径的增加而增大;在泵间隙相同时,常规柱塞泵的摩阻大于低摩阻泵。     

整筒管式抽油泵环隙漏失量计算模型的完善

为提高整筒管式抽油泵环隙漏失量的计算精度，针对柱塞与泵筒偏心及泵工作时环隙里倒喇叭状的实际情况，提出了计算整简管式抽油泵环隙漏失量的心渐缩环隙模型，并根据流体力学理论，导出了该模型的动、静态环隙漏失量计算公式。实例计算结果表明，柱塞偏心度对环隙漏失量的影响随泵径和果挂深度的增加而减小，且泵挂深度越小、泵径越大，减小幅度越大。     

抽油泵柱塞和泵筒环隙漏失量计算的新公式

柱塞和泵筒在井下工作时因受井液压力、温度和轴向力等因素的影响,柱塞外径和泵筒内径产生径向位移,改变了初始装配间隙值,使柱塞和泵筒环隙沿柱塞长度近似呈倒锥形,且在井下通常泵筒和柱塞的轴线是不完全平行的。根据流体动力学楔形缝隙流动理论,应用MATLAB符号数学工具箱,导出了泵筒和柱塞的轴线在平行和不平行2种情况下环隙漏失量的精确和简便近似计算公式,为抽油泵泵效的计算提供了理论依据。     

抽油泵实用泵隙的选择

抽油泵泵隙的选择和漏失量分析是机械采油中的重要问题。从分析泵挂处实际情况和柱塞运动对漏失量的影响入手,提出比较符合实际情况的实用泵隙选择方法,分析了抽油泵检泵周期与使用寿命等问题,并提供两张诺模图以简化计算。     

抽油泵漏失系数的概念与计算方法修正

有杆抽油系统中抽油泵容积效率的计算一般由柱塞行程损失系数、泵筒的充满系数、漏失系数和抽汲液体的体积效应系数等 4部分构成。从分析抽汲液体的损失排量角度分析了各系数的含义 ,并指出传统漏失系数的概念与计算方法存在的问题。一般认为 ,抽油泵的漏失系数为其理论排量和漏失量的差值与理论排量之比 ,按此概念进行计算会得出不同的容积效率。鉴于此 ,给出了漏失系数相应的概念与修正的计算方法 ,并得出以下结论 :(1)泵漏失系数是进入泵筒内的液量和泵筒内液体漏失量之差与进入泵筒内液量之比 ;(2 )传统算法所计算的漏失系数大于修正方法所计算的漏失系数 ;(3)各损失排量分别计算有助于泵效分析 ;(4)现场应用中 ,分析泵效应考虑油管的漏失     

见聚井有杆抽油泵柱塞下行阻力

根据抽油泵柱塞的组成结构,柱塞的下行阻力主要来自于井液过游动阀摩阻、井液过柱塞中心管道的摩阻、柱塞与泵筒摩阻等几个方面。而传统计算模型未考虑柱塞结构,对下行阻力进行过度简化,且模型中的阻力系数均是以水为介质实验得到,不适用于稠油油藏聚驱井。为了明确稠油聚驱井生产条件、生产参数以及柱塞结构参数对柱塞下行阻力的影响规律,分别设计了柱塞中心管和游动阀与摩阻的敏感性实验以及柱塞泵筒间隙与摩阻的敏感性实验,回归得到针对稠油聚驱井抽油泵柱塞下行各元件摩阻的计算模型。结果表明,对于稠油聚驱井,阀球上升高度对过阀阻力基本无影响;柱塞中心管摩阻对柱塞下行阻力的影响不可忽略;聚驱井抽油泵柱塞下行阻力对柱塞与泵筒间隙摩阻的影响最敏感;最后,与矿场实验数据对比表明,该模型精度高于传统模型。     

聚合物产出液在抽油泵的缝隙中流动

室内聚合物溶液流变性测试表明,大庆油田应用的聚合物溶液的流变性符合幂律模式。运用非牛顿流体力学理论和数理方法,结合抽油泵柱塞运动特点,假设液体为不可压缩的,液体在缝隙中流动的水力半径很小,呈层流流动,柱塞在每一位置的瞬间,流动做定常流处理,建立了泵筒与柱塞同心和偏心两种情况下运动方程和边界条件,引入无量纲坐标、无量纲速度和柱塞与泵筒偏心配合时的缝隙高度,并给出缝隙流流速、流量的解析解。讨论了流性指数n=1时的特殊情况,所得的流速、流量方程与目前国内外应用的缝隙流公式完全相同。此外,还作出牛顿流体和非牛顿流体在柱塞与泵筒同心和完全偏心的情况下,漏失量与压差关系图,在其他条件相同情况下偏心时漏失量大于同心时漏失量。为聚合物驱抽油机井排量系数的正确计算提供了理论依据。