游梁式抽油機井平衡率對泵效的影響

蘆進(勝利油田臨盤采油廠,山東德州 251507)

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游梁式抽油機井平衡率對泵效的影響

蘆進
(勝利油田臨盤采油廠,山東德州 251507)

【摘 要】在機械采油過程中,國內外應用最廣泛的抽油設備是游梁式抽油機——抽油泵裝置,平衡率對于抽油機井至關重要。尤其是一些低液量、高含蠟、油稠的機采井。對泵效有影響的還有沖程、沖次等方面的原因,這些方面也會對抽油機井平衡率造成一定的影響。本文主要通過對機采井的產量和平衡率的分析,研究機采井平衡率對產量的影響。

【關鍵詞】游梁式抽油機 平衡率 泵效

1 平衡塊在抽油機工作中起的作用及原理

1.1 平衡塊的平衡原理

抽油機運轉不平衡,是因為上、下沖程載荷不同,造成電動機在上、下沖程中所作的功不相等。要使抽油機在平衡條件下運轉,就應使電動機在上、下沖程中都做正功。

1.2 測量抽油機不平衡的測定辦法

生產過程中油層情況、油井情況及油井工作制度的改變都會破壞抽油機原來的平衡。因而在油井生產過程中要定期檢查和及時調整抽油機的平衡,通常采油隊的檢查方法是測量上、下沖程的電流,計算公式如下:

平衡率=I下I上100%

2 抽油機不平衡對有效沖程的影響

當不考慮慣性載荷時靜載荷作用下的沖程損失及活塞有效沖程:由于轉移載荷Wl’上沖程從油管柱上轉移到抽油桿柱上使抽油桿柱伸長了λr,油管柱縮短了λt,懸點向上移動了λ=λr+λt一段距離后活塞和泵筒才有相對位移,懸點無效的沖程λ成為沖程損失。活塞的有效沖程為Sp=s-λ。同理可以分析在下沖程中,由于轉移載荷Wl’從抽油桿上轉移到油管上,使抽油桿柱縮短了λr油管柱伸長了λt,懸點向下移動了λ=λr+λt一段距離后活塞和泵筒有相對位移下沖程的沖程損失和活塞有效沖程與上沖程相同。λ值可以

當抽油機運轉時的不平衡度逐漸增大時,抽油機在上下沖程受到的不對稱的脈沖載荷越來越大,λ值不斷增大。根據公式Q=1440SN(L - λ)可知,當λ值越大時,Q越小,泵效越小。

當考慮慣性載荷時,由于懸點運動時變速運動,當懸點上升到上死點時,懸點及抽油桿柱有向下的最大加速度和向上的最大慣性載荷,雖然懸點速度為零時停止向上運動了,但抽油桿柱在慣性載荷的作用下,帶著活塞繼續向上運行,此僅考慮靜載時多向上運行了λ’一段距離。當懸點運行到下死點時,懸點及抽油桿柱有向上的最大加速度和向下的最大慣性載荷,使抽油桿住又比僅考慮靜載時多向下移動了λ"一段距離。因此與僅考慮靜載變形相比,慣性載荷作用使活塞沖程增加了λI=λ’+λ’’。

λi可以用虎克定律計算:

考慮慣性載荷后的活塞沖程為:

由上式可知,慣性載荷可以增加活塞的有效沖程,似乎增加了泵效,但是慣性載荷增加,使抽油桿柱的交變載荷增大,增大了抽油桿柱疲勞破壞的幾率,增加采油成本。

在不考慮慣性載荷只考慮靜載荷的條件下,由于抽油機運轉的不平衡造成的交變載荷的不斷增加造成沖程損失的不斷增加,以致使泵效的降低。有上述可知,抽油機井不平衡可以降低抽油機井泵效。

3 抽油機不平衡對泵內環境的影響

當抽油機運轉不平衡時,尤其是在平衡過重的情況下,上沖程時活塞向上運動速度過快,時間較短,造成泵筒內壓力突然下降造成泵筒內結蠟和氣體析出影響泵效。另外,當上沖程時間過快時,造成泵筒內的充盈度下降,也會降低泵效。此外,過快的加速度會增加活塞與泵筒的摩擦造成漏失。

在抽油機井運轉不平衡的條件下會改變抽油泵的內環境,在不同類型的油井中會對抽油泵造成不同程度的影響,使得泵效降低。

4 抽油機井平衡率與抽油泵泵效的關系

4.1 抽油機井不平衡導致活塞有效沖程減小

由于上、下沖程所用的時間不一致,導致抽油桿帶動活塞在泵筒中的運動時間減少,速度加快。根據公式Q=1440*S*L*N,可知排量與有效沖程成正比例關系,隨著有效沖程的減小,排量逐漸減小。

4.2 抽油機井不平衡導致抽油吸入口結蠟對產液量的影響

由于抽油機井不平衡,上、下沖程所用時間不一致,導致抽油桿帶動活塞在泵筒中的運動時間減少,速度加快。導致活塞拔出時間變短,壓力瞬間下降,蠟結晶析出。阻塞抽油吸入口,更有甚者堵塞油進入泵的通道或者到這固定閥不嚴導致漏失。隨著蠟結晶的不斷沉積,導致這種情況愈加嚴重,以至最后躺井。

4.3 抽油機經不平衡導致泵筒內氣體析出對泵效的影響

由于不平衡的影響使得抽油泵在下沖程時,在氣體的彈性和游動閥以上液柱的壓力做用下氣體不斷壓縮游動閥不能立即打開,泵筒內的井液不能進入油管內。在上沖程時,由于氣體的壓縮造成隨著活塞的上移氣體不斷釋放壓力能使得體積增大;導致固定閥不能夠隨著活塞上移而立即打開,使得井內的井液不能進入泵筒內使得泵效降低。

4.4 抽油機井不平衡導致泵漏失量的增加

在上沖程時活塞上行速度較快,動能消耗較大,可導致活塞與襯套之間的產液漏失量增大;導致產量降低。

綜上所述,抽油機井平衡率對機采井來說至關重要。確定合理的抽油機井平衡率對原油生產至關重要。