机采井泵况分析课件.ppt

1、一、一、机采井工况分析理论基础知识机采井工况分析理论基础知识 二、二、抽油机井示功图分析抽油机井示功图分析 三、三、机采井疑难工况处理方法机采井疑难工况处理方法 四、四、系统效率计算方法系统效率计算方法 五、五、采油工程数据库的维护采油工程数据库的维护 采油工程的任务：采油工程的任务：就是通过在生产井和注入井上采取一就是通过在生产井和注入井上采取一系列的工程（工艺）技术措施，利用生产井和注入井直系列的工程（工艺）技术措施，利用生产井和注入井直接作用于油藏，使油、气畅流入井，并举升到地面进行接作用于油藏，使油、气畅流入井，并举升到地面进行分离和计量。分离和计量。采油工程的工作目标：采油工程的工作

2、目标：是尽可能的发展、应用先进、高是尽可能的发展、应用先进、高效、实用的工艺技术，在当前经济界限允许的条件下，效、实用的工艺技术，在当前经济界限允许的条件下，力争不断的提高油气田的采收率。力争不断的提高油气田的采收率。 一、机采井工况分析理论基础知识一、机采井工况分析理论基础知识 一、一、 机采井工况分析理论基础知识机采井工况分析理论基础知识 现代钻井工艺技术的标志为：多井底的分支井；单现代钻井工艺技术的标志为：多井底的分支井；单井底的斜井、水平井等。井底的斜井、水平井等。 单井底的井分类：按在目的层段中的井身轴线与铅单井底的井分类：按在目的层段中的井身轴线与铅垂线间的夹角来分。垂线间的夹角来

3、分。 单井底的井分单井底的井分铅直井（直井）铅直井（直井）55（大庆取（大庆取3 3）定向井定向井5 57070斜直井斜直井5 54545斜井（存在造斜段）斜井（存在造斜段）水平井（直井）水平井（直井）70709090分支井的定义分支井的定义: 分支井就是在一个主井筒中侧钻出两个或两个以上分支井就是在一个主井筒中侧钻出两个或两个以上的分支井筒的井。的分支井筒的井。 分支井主井筒可以是直井、定向井，也可以是水分支井主井筒可以是直井、定向井，也可以是水平井。平井。 分支井可从新钻一口井开始，也可以从老井中侧分支井可从新钻一口井开始，也可以从老井中侧钻（有效井眼必须是两个或两个以上）钻（有效井眼必须

4、是两个或两个以上）一、一、 机采井工况分析理论基础知识机采井工况分析理论基础知识一、一、 机采井工况分析理论基础知识机采井工况分析理论基础知识一、一、 机采井工况分析理论基础知识机采井工况分析理论基础知识（一）、名词解释：（一）、名词解释： 表层套管表层套管技术套管技术套管（可以是（可以是多层）多层）油层套管油层套管1 1、油、水井的井身结构：、油、水井的井身结构： 所谓井身结构，指的是下入所谓井身结构，指的是下入套管的层次，各层套管的直径和套管的层次，各层套管的直径和下入深度，套管外水泥返高及相下入深度，套管外水泥返高及相应的钻头完钻井深，人工井底、应的钻头完钻井深，人工井底、管鞋、胶木塞、

5、承托环等。管鞋、胶木塞、承托环等。井下井下的数据均以方补芯上平面算起的数据均以方补芯上平面算起。 导管：导管：为防止钻井时井口周围为防止钻井时井口周围地层坍塌、以便使钻井泥浆循环，地层坍塌、以便使钻井泥浆循环，人为在开钻前下入的几米大直径管人为在开钻前下入的几米大直径管（通常为水泥管）。（通常为水泥管）。（一）、名词解释：（一）、名词解释： 一、一、 机采井工况分析理论基础知识机采井工况分析理论基础知识 表层套管：表层套管：为加固上部疏松岩层避免其坍塌和安装封井器，防止钻井为加固上部疏松岩层避免其坍塌和安装封井器，防止钻井过程中发生井喷而下入的套管。过程中发生井喷而下入的套管。 技术套管：技术

6、套管：为控制在钻井过程中所遇到的复杂地层，所下入的用于隔为控制在钻井过程中所遇到的复杂地层，所下入的用于隔绝目的层以上的高压水层、气层及流砂层等而下入的套管。绝目的层以上的高压水层、气层及流砂层等而下入的套管。 油层套管：油层套管：为巩固油层井段、封隔生产层和非生产层，防止油、气、为巩固油层井段、封隔生产层和非生产层，防止油、气、水串通干扰，以便分层实施开采而下入的套管。水串通干扰，以便分层实施开采而下入的套管。 完钻井深、水泥返高和人工井底。完钻井深、水泥返高和人工井底。 完钻井深：裸眼完钻井底到方补芯上平面间的距离。完钻井深：裸眼完钻井底到方补芯上平面间的距离。 水泥返高：固井后，套管和井

7、壁的环形空间中水泥上返高度，即水泥水泥返高：固井后，套管和井壁的环形空间中水泥上返高度，即水泥环上平面到方补芯上平面间的距离。环上平面到方补芯上平面间的距离。 人工井底：人工井底：固井后，残留在套管水泥基的上平面，即水泥基的上平面固井后，残留在套管水泥基的上平面，即水泥基的上平面到方补芯上平面间的距离。到方补芯上平面间的距离。一、一、 机采井工况分析理论基础知识机采井工况分析理论基础知识（一）、名词解释：（一）、名词解释： 2 2、机械采油：、机械采油：利用各种机械将油从井底举升到地面的方法叫机械采油。利用各种机械将油从井底举升到地面的方法叫机械采油。3 3、泵：、泵：是一种对流体实施能量补充

8、的装置。是一种对流体实施能量补充的装置。4 4、泵的扬程：指泵将能量传给流体后，使单位重量的流体所获得的总能、泵的扬程：指泵将能量传给流体后，使单位重量的流体所获得的总能量。量。 2122221122whgVrPhHgVrPZ5 5、有效厚度、有效厚度: :指在目前的科技水平和工艺技术条件下指在目前的科技水平和工艺技术条件下, ,人为所能开采的人为所能开采的油层厚度。油层厚度。 6 6、动液面：动液面：是指油井（机采井）正常生产时，油套环形空间是指油井（机采井）正常生产时，油套环形空间中的液面。动液面深度是指方补芯上平面到动液面间的距离，中的液面。动液面深度是指方补芯上平面到动液面间的距离，也

9、可近似的认为是从井口底平面到动液面间的距离。也可近似的认为是从井口底平面到动液面间的距离。一、一、 机采井工况分析理论基础知识机采井工况分析理论基础知识（一）、名词解释：（一）、名词解释： 8 8、采油（气）井口装置：采油（气）井口装置：在完井以后，用于控制油（气）井的流量和在完井以后，用于控制油（气）井的流量和井口压力，开、关以及井下作业时进行井口操作用的装置。井口压力，开、关以及井下作业时进行井口操作用的装置。 井口装置命名标准：井口装置命名标准：例例 “ “KY24.5/78” KY24.5/78” 其正确的解释为：其正确的解释为：K K为控制的为控制的“控控”字的汉语拼音字头。字的汉语

10、拼音字头。Y Y为采油的为采油的“油油”字的汉语拼音字头。字的汉语拼音字头。额定工作压力为额定工作压力为24.5MPa24.5MPa。采油树主通径为采油树主通径为77.8mm77.8mm，通径代号为，通径代号为7878。一、一、 机采井工况分析理论基础知识机采井工况分析理论基础知识（一）、名词解释：（一）、名词解释： 9 9、套管头、套管头：是连接套管和各种井口装置的一种部件，用以支持技术套管和油层是连接套管和各种井口装置的一种部件，用以支持技术套管和油层套管的重力，密封各层套管间的环形空间，为安装防喷器、油管头和采油树等套管的重力，密封各层套管间的环形空间，为安装防喷器、油管头和采油树等上部

11、井口装置提供过渡连接。并且通过套管头本体上的两个侧口（多级套管上部井口装置提供过渡连接。并且通过套管头本体上的两个侧口（多级套管头），可以进行补挤水泥，监控井沉和注平衡液等作业。头），可以进行补挤水泥，监控井沉和注平衡液等作业。1010、油管头：、油管头：是安装与采油树和套管头之间的部件，其上法兰平面为计算油补是安装与采油树和套管头之间的部件，其上法兰平面为计算油补距和井深数据的基准面。距和井深数据的基准面。 功能为：功能为： 支撑井内油管重量；支撑井内油管重量； 与油管悬挂器配合密封油管和套管的环形空间；与油管悬挂器配合密封油管和套管的环形空间； 为下接套管头，上接采油树提供过渡；为下接套管

12、头，上接采油树提供过渡； 通过油管头四通体上的两个侧口（接套管闸门），完成注平衡通过油管头四通体上的两个侧口（接套管闸门），完成注平衡液及洗井等作业液及洗井等作业 油管悬挂器则用于悬挂油管。油管悬挂器则用于悬挂油管。 一、一、 机采井工况分析理论基础知识机采井工况分析理论基础知识（二）、液面的确定（二）、液面的确定 目前常见的液面确定方法有两种即：目前常见的液面确定方法有两种即：温度法和声波法温度法和声波法 1 1、温度法温度法 温度法是通过向井内下入温度测量装置，通过测量油套环空中的温度变化情温度法是通过向井内下入温度测量装置，通过测量油套环空中的温度变化情况来确定液面所在位置的方法。温度法

13、是较为原始的液面确定方法，当温度测况来确定液面所在位置的方法。温度法是较为原始的液面确定方法，当温度测量装置碰到液面后，温度会产生突变，该方法确定的液面位置相对精度较高，量装置碰到液面后，温度会产生突变，该方法确定的液面位置相对精度较高，但是测量过程相对较为复杂。但是测量过程相对较为复杂。2 2、声波法、声波法 声波法是在井口使用专用设备（回声仪）产生一个声源，利用接受到的反射波声波法是在井口使用专用设备（回声仪）产生一个声源，利用接受到的反射波来计算液面深度的方法。声波法测量液面的过程简单，但受干扰的因素较多，测来计算液面深度的方法。声波法测量液面的过程简单，但受干扰的因素较多，测量的相对精

14、度较低，目前国内广泛采用此种方法。量的相对精度较低，目前国内广泛采用此种方法。音标：是一个外径为音标：是一个外径为9090，长度为，长度为600mm600mm的加长短节。的加长短节。一、一、 机采井工况分析理论基础知识机采井工况分析理论基础知识2 2、声波法、声波法在此以有音标井为例：声波反射曲线如图所示。在此以有音标井为例：声波反射曲线如图所示。令：令：h h为音标的下入深度为音标的下入深度 m m t t1 1为接收到音标反射波所用的时间为接收到音标反射波所用的时间 S S t t为接收到液面反射波所用的时间为接收到液面反射波所用的时间 S S V V声波的传播速度声波的传播速度 m/sm

15、/s L L动液面深度动液面深度 m m声波的传播速度的确定：声波的传播速度的确定： 12thV 动液面深度的确定：动液面深度的确定： 12tthtVL备注：无音标的井采用油管节箍波来近似计算声波的传播速度。备注：无音标的井采用油管节箍波来近似计算声波的传播速度。目前用双声目前用双声道回声仪道回声仪一、一、 机采井工况分析理论基础知识机采井工况分析理论基础知识4 4、液面测试结果的应用、液面测试结果的应用、实测沉没度的计算方法、实测沉没度的计算方法 令：令：h h动动实测动液面深度实测动液面深度 m m h h泵泵实际下泵深度实际下泵深度 m m h沉沉实测沉没度实测沉没度 m、折算动液面、沉

16、没度等的计算方法、折算动液面、沉没度等的计算方法 折算动液面折算动液面 单位单位m m 动泵沉hhhgPhhc310动动折折算沉没度折算沉没度 单位单位m m动折泵沉折hhh、泵口吸入压力、泵口吸入压力 单位单位MPaMPa 1000沉折泵hgP 、计算流压、计算流压 单位单位MPaMPa 1000ghHPPc动流H H油层中部深度油层中部深度 m m一、一、 机采井工况分析理论基础知识机采井工况分析理论基础知识（三）、大庆油田常用的三种举升方式（三）、大庆油田常用的三种举升方式 大庆油田自大庆油田自19811981年大面积转抽以来，宣告了自喷开采阶段的结束，随之油年大面积转抽以来，宣告了自喷

17、开采阶段的结束，随之油田进入了强采即田进入了强采即“机械采油机械采油”阶段。阶段。 机采阶段大庆油田在用的举升方式主要有三种：机采阶段大庆油田在用的举升方式主要有三种：三种常规举升工艺技术简介三种常规举升工艺技术简介 在在20世纪世纪30年代前苏联人依据力学理论中的年代前苏联人依据力学理论中的“四连杆四连杆”机构发明了机构发明了游梁式抽油机游梁式抽油机。 1、抽油机、抽油机游梁式节能抽油机游梁式节能抽油机 对于对于有游梁的抽油机而言，指在有游梁的抽油机而言，指在平衡状态平衡状态下，只要是满下，只要是满足其净扭矩曲线波动范围小（与常规机比较）、且趋于平足其净扭矩曲线波动范围小（与常规机比较）、且

18、趋于平稳，稳，无负净扭矩值无负净扭矩值出现的抽油机，我们将其定义为出现的抽油机，我们将其定义为节能抽节能抽油机油机。、节能抽油机的定义：、节能抽油机的定义：游梁式抽油机游梁式抽油机、三种机型的净扭矩曲线对比图：、三种机型的净扭矩曲线对比图： 常规机、偏置机、双驴头净扭距对比图常规机、偏置机、双驴头净扭距对比图-40-25-10520355065050100150200250300350400曲柄转角 度净扭距 KN.m常规机净扭矩偏置机净扭矩双驴头净扭矩 对于非节能抽油机而言，其本身的结构设计就允许其做对于非节能抽油机而言，其本身的结构设计就允许其做负功，这是一种正常现象；对于节能抽油机而言则

19、是因为其负功，这是一种正常现象；对于节能抽油机而言则是因为其失去平衡而出现了做负功，这是一种不正常现象。失去平衡而出现了做负功，这是一种不正常现象。 、对有游梁抽油机电机做负功的科学解释：、对有游梁抽油机电机做负功的科学解释：游梁式抽油机游梁式抽油机、活塞式抽油泵、活塞式抽油泵 泵型号命名标准泵型号命名标准泵筒型式：泵筒型式：对于金属柱塞的泵，厚壁筒填对于金属柱塞的泵，厚壁筒填“H”H”，薄壁筒填，薄壁筒填“W”W”，组合泵筒（指，组合泵筒（指衬套泵）填衬套泵）填“L”L”；对于软密封柱塞的泵，薄壁筒填；对于软密封柱塞的泵，薄壁筒填“S”S”，厚壁筒填，厚壁筒填“P”P”。 备注：壁厚为备注：

20、壁厚为4mm4mm的为薄壁筒，的为薄壁筒，5mm5mm以上的为厚壁筒。以上的为厚壁筒。加长短节：加长短节：是起调整（弥补）杆管弹性变形量作用的，常规衬套（普通）泵、杆是起调整（弥补）杆管弹性变形量作用的，常规衬套（普通）泵、杆式泵均需要配备加长短节，但是整筒泵一般情况下不需要配备加长短节。式泵均需要配备加长短节，但是整筒泵一般情况下不需要配备加长短节。 2、电动潜油离心泵电动潜油离心泵 电动潜油离心泵简称电泵，由前苏联人电动潜油离心泵简称电泵，由前苏联人A.S.A.S.艾鲁托诺夫先生发明，艾鲁托诺夫先生发明，19231923年电泵被引入美国，年电泵被引入美国，美国第一台潜油电泵在洛杉矶问世。美

21、国第一台潜油电泵在洛杉矶问世。19261926年美国年美国开始在坎隆斯的鲁赛尔油田应用潜油电泵抽油。开始在坎隆斯的鲁赛尔油田应用潜油电泵抽油。 我国是从我国是从19641964年首先在沈阳机电局开始研制年首先在沈阳机电局开始研制4040方方/ /日潜油电泵的，通过现场试验，各项技术指日潜油电泵的，通过现场试验，各项技术指标没有达到要求，另外由于当时的一些其它原因，标没有达到要求，另外由于当时的一些其它原因，被迫停止研制。被迫停止研制。19811981年天津电机厂首先研制成功年天津电机厂首先研制成功200200方方/ /日日800800米扬程潜油电泵。米扬程潜油电泵。 三种常规举升工艺技术简介三

22、种常规举升工艺技术简介 潜油电泵是井下工作的多级离心泵，同潜油电泵是井下工作的多级离心泵，同油管一起下入井内，地面电源通过变压器、油管一起下入井内，地面电源通过变压器、控制屏、接线盒和动力电缆将电能输送给井控制屏、接线盒和动力电缆将电能输送给井下潜油电机，使潜油电机带动多级离心泵旋下潜油电机，使潜油电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把油井中的井液转，将电能转换为机械能，把油井中的井液举升到地面。举升到地面。 2 2、电动潜油离心泵、电动潜油离心泵 三种常规举升工艺技术简介三种常规举升工艺技术简介3 3、地面驱动螺杆泵、地面驱动螺杆泵、螺杆泵采油系统的组成：、螺杆泵采油系统的组成：电控

23、部分：电控部分：电控箱是螺杆泵的控制部电控箱是螺杆泵的控制部分，控制电机的启、停。该装置能自分，控制电机的启、停。该装置能自动显示、记录螺杆泵正常生产时的电动显示、记录螺杆泵正常生产时的电流、电压等数据，有过、欠载自动保流、电压等数据，有过、欠载自动保护功能。护功能。地面驱动部分：地面驱动部分：地面驱动装置是螺杆地面驱动装置是螺杆泵系统的主要地面设备，是把动力传泵系统的主要地面设备，是把动力传递给递给井下泵转子井下泵转子，使转子实现星行运，使转子实现星行运动，实现抽吸液体的机械装置。动，实现抽吸液体的机械装置。3 3、地面驱动螺杆泵、地面驱动螺杆泵 螺杆泵是有别于螺杆泵是有别于“活塞式抽油泵和

24、电动潜油活塞式抽油泵和电动潜油泵泵”的一种容积式泵，如图所示（的一种容积式泵，如图所示（1：2结构）：结构）： e e转子偏心距转子偏心距 mmmm D D转子截圆直径转子截圆直径 mmmm T T（T=2tT=2t）定子导程）定子导程 mmmm螺杆泵的三个基本结构参数：螺杆泵的三个基本结构参数：3 3、地面驱动螺杆泵、地面驱动螺杆泵 它是借助于单螺旋线的转子与双螺旋线的定子配合时它是借助于单螺旋线的转子与双螺旋线的定子配合时产生的空腔实现抽吸液体入泵举升液体出井。产生的空腔实现抽吸液体入泵举升液体出井。、螺杆泵的工作原理：、螺杆泵的工作原理：、螺杆泵的型号表示方法：、螺杆泵的型号表示方法：地

25、面驱动螺杆泵地面驱动螺杆泵 螺杆泵螺杆泵定子加工质量定子加工质量在工艺上难于保证在工艺上难于保证 体现在：体现在：脱胶脱胶 起泡起泡 溶涨溶涨 三种现象上三种现象上螺杆泵井旋转杆的螺杆泵井旋转杆的挠曲变形的合理扶正问题挠曲变形的合理扶正问题没没有从根本上得到解决，一定程度的缩短了其工作有从根本上得到解决，一定程度的缩短了其工作时效（检泵周期）。时效（检泵周期）。 螺杆泵井螺杆泵井供排关系的协调供排关系的协调问题（也就是问题（也就是合理沉没度的控制）没有从根本上得到解决，合理沉没度的控制）没有从根本上得到解决，一定程度的影响了其产能效益的发挥。一定程度的影响了其产能效益的发挥。螺杆泵井的功况诊断

26、技术尚未完善，给其日螺杆泵井的功况诊断技术尚未完善，给其日常管理带来了一些不便。常管理带来了一些不便。存在问题：存在问题：一、一、 机采井工况分析理论基础知识机采井工况分析理论基础知识（四）、工况分析中的相关计算内容（四）、工况分析中的相关计算内容1 1、泵效的计算泵效的计算 容积效率容积效率( (泵效泵效) ) %100%100ttvQQQQ式中：式中：Q Q泵的实际排量泵的实际排量 m m3 3/d/d Qt Qt泵的理论排量泵的理论排量 m m3 3/d/d 混合液体（即含水原油）的密度混合液体（即含水原油）的密度 t/mt/m3 3wowwff1混合液的密度混合液的密度 式中：式中：

27、o o 原油密度单位原油密度单位 t/mt/m3 3，计算时取计算时取0.86 t/m0.86 t/m3 3。 w w水的密度水的密度 单位单位 t/mt/m3 3，计算时取计算时取1.0 t/m1.0 t/m3 3。 f fw w油井的含水率油井的含水率 % %一、一、 机采井工况分析理论基础知识机采井工况分析理论基础知识（四）、工况分析中的相关计算内容（四）、工况分析中的相关计算内容2 2、理论排量的计算理论排量的计算单作用活塞泵理论排量单作用活塞泵理论排量Q Qt t：144042nSDQt式中：式中：Q Qt t理论排量理论排量 m m3 3/d/d D D抽油泵的直径抽油泵的直径 m

28、 m S S使用的光杆冲程使用的光杆冲程 m m n n抽油机的冲次抽油机的冲次 n/minn/min 式中：式中：Q Q每分钟的理论排量每分钟的理论排量 mmmm3 3/min/min q q每转的排量每转的排量 mmmm3 3 e e转子偏心距转子偏心距 mmmm D D转子截圆直径转子截圆直径 mmmm T T（T=2tT=2t）定子导程）定子导程 mmmm Q QV V理论排量理论排量 m m3 3/d/d螺杆泵理论排量螺杆泵理论排量Q Q：利用结构参数计算利用结构参数计算DTneQ 4DTeq 4利用每转排量利用每转排量q q计算计算Q QV V ：备注：实际应用中备注：实际应用中q

29、 q的单位为的单位为mlml6101440nqQV二、抽油机井示功图分析二、抽油机井示功图分析在此仅讨论单作用的有杆活塞泵在此仅讨论单作用的有杆活塞泵( (一一) )、理论示功图、理论示功图1 1、示功图：示功图：是指反映深井泵工作状况的一种二维图形。是指反映深井泵工作状况的一种二维图形。 2 2、地面示功图：地面示功图：因为力与位移的矢量积我们将其称为功，故此应用动力因为力与位移的矢量积我们将其称为功，故此应用动力仪实际测量的悬点载荷随光杆运动位移间的变化图形就叫仪实际测量的悬点载荷随光杆运动位移间的变化图形就叫“地面示功图地面示功图”。 3 3、理论载荷、理论载荷指通过对抽油泵工作时的受力

30、分析，借助于力学理论通过指通过对抽油泵工作时的受力分析，借助于力学理论通过计算得到的抽油机悬点载荷。计算得到的抽油机悬点载荷。 理论载荷的计算方法有两种即：理论载荷的计算方法有两种即：不考虑抽油杆弹性时的抽油机悬点载荷不考虑抽油杆弹性时的抽油机悬点载荷考虑抽油杆弹性时的抽油机悬点载荷考虑抽油杆弹性时的抽油机悬点载荷 在此仅给出在此仅给出“忽略了抽油杆弹性忽略了抽油杆弹性”的载荷计算方法。在该种方的载荷计算方法。在该种方法中我们计算悬点载荷所依据的力学理论是法中我们计算悬点载荷所依据的力学理论是“牛顿第二定律牛顿第二定律”即：即：MaF 二、抽油机井示功图分析二、抽油机井示功图分析理论示功图的分

31、类：理论示功图的分类：动载荷条件下的动载荷条件下的“理论示功图理论示功图”静载荷条件下的静载荷条件下的“理论示功图理论示功图” 第一类理论示功图第一类理论示功图 第二类理论示功图第二类理论示功图此时的抽油杆为匀速直线运动。此时的抽油杆为匀速直线运动。 此时的抽油杆为变速直线运动。此时的抽油杆为变速直线运动。二、抽油机井示功图分析二、抽油机井示功图分析( (二二) )、理论示功图的建立、理论示功图的建立1 1、理论负荷线的确定、理论负荷线的确定利用利用 有：有：MaF 上冲程过程中的悬点载荷（上行载荷）上冲程过程中的悬点载荷（上行载荷） ivubuulrPPFPIWWP上下冲程过程中的悬点载荷（

32、下行载荷）下冲程过程中的悬点载荷（下行载荷） vdbddrPFPIWP下式中：式中： 、 悬点上行和下行载荷悬点上行和下行载荷 KNKN 、 上、下冲程中作用在悬点上的抽油杆柱载荷上、下冲程中作用在悬点上的抽油杆柱载荷 KNKN 作用在活塞上的液柱载荷作用在活塞上的液柱载荷 KNKN 、 上、下冲程中的最大惯性载荷上、下冲程中的最大惯性载荷 KNKN 、 上、下冲程中井口回压造成的悬点载荷上、下冲程中井口回压造成的悬点载荷 KNKN 、 上、下冲程中的最大摩擦载荷上、下冲程中的最大摩擦载荷 KNKN 振动载荷振动载荷 KNKN 上冲程中吸入压力作用在活塞上产生的载荷上冲程中吸入压力作用在活塞上

33、产生的载荷 KNKN上P下PrWrWlWuIdIbuPbdPuFdFvPiP静载荷条件下的静载荷条件下的“理论示功理论示功图图”0F利用利用 有：有：1 1、上理论载荷线计算公式如下：、上理论载荷线计算公式如下：10001000gLqgLffWWFrlrPrlU将上式变形有：将上式变形有：rlrlslPUWWgLfgLfF100010002 2、下理论载荷线计算公式如下：、下理论载荷线计算公式如下：1000gLfWlsrr3 3、冲程损失、冲程损失的计算的计算 ：应用胡克定律应用胡克定律 有：有：AELFtfrnnrrftrfLEWfLfLfLEW100010002211静载荷条件下的静载荷条

34、件下的“理论示功理论示功图图”式中：式中： 作用在活塞全面积上的液柱载荷作用在活塞全面积上的液柱载荷 KNKN 活塞的截面积活塞的截面积 m m2 2 抽油杆截面积抽油杆截面积 m2 m2 抽油杆材料（钢）的密度抽油杆材料（钢）的密度 L L抽油杆柱长度抽油杆柱长度 m m 静液柱载荷引起的抽油杆弹性变形静液柱载荷引起的抽油杆弹性变形 m m 静液柱载荷引起的油管弹性变形静液柱载荷引起的油管弹性变形 m mlW385. 7mtsrfsPfrt E E钢的弹性模量钢的弹性模量 (E=2.1(E=2.110101111 Pa) MPa Pa) MPa 油管锚定时油管的弹性变形量为零。油管锚定时油管

35、的弹性变形量为零。 动载荷条件下的动载荷条件下的“理论示功理论示功图图” 由于考虑功图因惯性旋转时，需要进行较复杂的精由于考虑功图因惯性旋转时，需要进行较复杂的精确计算，故在此仅给出不计旋转时，负荷线与弹性损失确计算，故在此仅给出不计旋转时，负荷线与弹性损失的近似计算方法。的近似计算方法。MaF 利用利用 进行计算时，加速度的确定很重要进行计算时，加速度的确定很重要1 1、悬点加速度的确定、悬点加速度的确定悬点加速度的确定方法有悬点加速度的确定方法有 （四连杆机构）（四连杆机构）精确计算方法精确计算方法近似计算方法近似计算方法简谐运动简谐运动曲柄滑块运动曲柄滑块运动在此仅讨论曲柄滑块运动在此仅

36、讨论曲柄滑块运动动载荷条件下的动载荷条件下的“理论示功理论示功图图”1 1、悬点加速度的确定、悬点加速度的确定 如图所示，当如图所示，当t t时刻曲柄沿顺时针方向转过时刻曲柄沿顺时针方向转过度时，度时，游梁后端点游梁后端点B B移动的距离为移动的距离为S SB B。 令：令：=0=0时，驴头处在下死点；时，驴头处在下死点；=180=180，驴，驴头处在上死点头处在上死点。 CoslCosrrCosCosllrSB11利用正弦定理有：利用正弦定理有：SinrSinllr令：22111SinlCosrSB利用级数展开利用级数展开 有：有：221Sin2112222SinSin21212222Sin

37、rCosrSinlCosrSB动载荷条件下的动载荷条件下的“理论示功理论示功图图”1 1、悬点加速度的确定、悬点加速度的确定221SinCosrSBB B点的速度：点的速度： 2222SinSinrCosSinSinrdtdSVBBB B点的加速度：点的加速度： 22CosCosrdtdVWBB悬点悬点A A点的加速度：点的加速度：22CosCosrbaWA悬点的最大加速度即在上、下死点处：悬点的最大加速度即在上、下死点处： lrSrbaWA121220max0lrSrbaWA12122180max02 2、最大、最小载荷（建议做为理论负荷线）、最大、最小载荷（建议做为理论负荷线）179012

38、nSWWPlrMaxlrnSWWPrr117902min3 3、冲程损失的计算、冲程损失的计算 动载荷条件下的动载荷条件下的“理论示功理论示功图图”PtrPeeeSSS对于多级抽油杆对于多级抽油杆rnnrrfrfLfLfLEWe22111000对于油管对于油管tftfLEWe1000惯性载荷使抽油杆增加的冲惯性载荷使抽油杆增加的冲 niriirPnSEfLwe1217901000niriirtniriifnSEfLwfLfLEWS121179010001000三、机采井疑难工况处理方法三、机采井疑难工况处理方法四、系统效率计算方法四、系统效率计算方法 第二采油厂第二采油厂20052005年生产

39、耗电状况表年生产耗电状况表序号序号项目项目耗电量耗电量（10104 4kWhkWh）占总耗电的比例占总耗电的比例（% %）一一生产用电生产用电143163.3143163.397.3997.391 1采油采油58932.358932.340.0940.092 2集输集输10201.810201.86.946.943 3注水注水56403.956403.938.3738.374 4供水供水3513.33513.32.392.395 5天然气天然气147014701 16 6注聚注聚4336.54336.52.952.957 7其它其它8305.58305.55.655.65二二非生产用电非生产用

40、电3836.73836.72.612.61三三全厂自用电全厂自用电147000147000100100（一）、机采井的能耗现状（一）、机采井的能耗现状第二采油厂机采井耗电状况统计表第二采油厂机采井耗电状况统计表 （一）、机采井的能耗现状（一）、机采井的能耗现状 时间时间项目项目20002000年年20012001年年20022002年年20032003年年20042004年年20052005年年井数井数( (口口) )459245924853485351045104520452045315531554845484年产油年产油(10(104 4t)t)1061.191061.191075.921

41、075.921033.061033.061019.911019.911012.161012.16906.01906.01年产液年产液(10(104 4t)t)6797.646797.647105.027105.027583.377583.377885.197885.198139.638139.638071.008071.00总装机功率总装机功率(10(104 4kw)kw)17.6917.6918.0018.0019.6219.6219.7919.7919.7519.7520.1820.18吨油耗电吨油耗电(kwh(kwh/t)/t)42.4042.4046.5146.5152.7452.74

42、53.7853.7854.3254.3265.0565.05吨液耗电吨液耗电(kwh(kwh/t)/t)6.626.627.047.047.187.186.966.966.756.757.307.30总耗电量总耗电量(10(104 4 kwh kwh) )44997.8144997.8150044.0550044.0554484.2454484.2454847.6554847.6554979.6654979.6658932.3058932.30占年总耗电量的百占年总耗电量的百分比分比(%)(%)32.9832.9835.3435.3437.8037.8038.0938.0937.7837.78

43、40.21 40.21 全厂耗电量全厂耗电量(10(104 4 kwh kwh) )136436136436141588141588144146144146144005144005145536145536146562146562 截止到截止到20052005年底萨南油田的机采总井总装机功率为年底萨南油田的机采总井总装机功率为20.1820.1810104 4KWKW，平均，平均单井装机功率为单井装机功率为36.83KW36.83KW；机采井平均系统效率为；机采井平均系统效率为24.89%24.89%。 （一）、机采井的能耗现状（一）、机采井的能耗现状 依据我厂依据我厂0505年机采井井口的电能

44、测试结果推算，全厂机采井年机采井井口的电能测试结果推算，全厂机采井的日耗电量为的日耗电量为161.4584161.458410104 4 KW.hKW.h，占全厂总用电量的，占全厂总用电量的40.21%40.21%。 1 1、抽油机井平均单井日耗电量为、抽油机井平均单井日耗电量为315.7549KW.h315.7549KW.h； 2 2、电泵井平均单井日耗电量为、电泵井平均单井日耗电量为767.555 KW.h767.555 KW.h； 3 3、螺杆泵井平均单井日耗电量为、螺杆泵井平均单井日耗电量为152.1451 KW.h152.1451 KW.h。 （二）、（二）、系统效率的定义系统效率的

45、定义 在此我们将消耗能量后、对外做功的某一整体称之为一在此我们将消耗能量后、对外做功的某一整体称之为一个系统。个系统。 系统效率：系统效率：指整个指整个系统的效率。系统的效率。 定义：定义：总有用总功率有用功率PP式中：式中： 效率效率 % % P P有用有用有用功率有用功率 KWKW P P总总总功率总功率 KWKW 注：注：1KW=101KW=103 3W 1W=1 N.m/S=1 V.AW 1W=1 N.m/S=1 V.A （二）、机采井系统效率的定义二）、机采井系统效率的定义抽油机井抽油机井的系统效率定义为：的系统效率定义为：式中：式中： 机采井机采井的系统效率的系统效率 % % 地面

46、地面地面机械设备的效率地面机械设备的效率 % % 地下地下井下泵的工作效率井下泵的工作效率 % % 地下地面电电水光水电光PHgQPPPPPP864001 1、举升高度、举升高度H H的确定方法：的确定方法： 如图所示：在如图所示：在1-11-1，2-22-2断面上应用伯努利方程：断面上应用伯努利方程：212221220whgvrPhHgvrP油套当忽略当忽略hwhw1-21-2和和v v1 1时有时有 gvrPPhH222套油当忽略当忽略v v2 2时有时有 gPPhH1000套油用输入功率加权平均法计算一个区块的平均系统效率，即：用输入功率加权平均法计算一个区块的平均系统效率，即： nii

47、niiiaPP1111式中：式中：a a 一个区块某种机械采油井的平均系统效率。一个区块某种机械采油井的平均系统效率。 P P1i 1i 机械采油井系统单井输入功率机械采油井系统单井输入功率 KWKW i i 机械采油井单井系统效率；机械采油井单井系统效率； n n 一个区块机械采油井测试井数。一个区块机械采油井测试井数。2 2、一个区块某种机械采油井的平均系统效率、一个区块某种机械采油井的平均系统效率（三）、影响机采井系统效率的因素：（三）、影响机采井系统效率的因素：地面设备因素地面设备因素地下泵系统因素地下泵系统因素影响机采井系统效率的因素影响机采井系统效率的因素 以抽油机井为例，统计我厂

48、系统效率在以抽油机井为例，统计我厂系统效率在20%60%20%60%的的245245口井的能耗分布情况如下：口井的能耗分布情况如下：抽油机井的能耗分布统计表抽油机井的能耗分布统计表 井数井数平均单井平均单井消耗功率消耗功率KWKW光杆功率光杆功率KWKW有效功率有效功率KWKW地面效率地面效率% %地下效率地下效率% %系统效率系统效率% %24510.266.583.1464.147.730.57由此可见，对于抽油机井而言由此可见，对于抽油机井而言 “地下效率地下效率”的提高不容忽的提高不容忽视视1.1.11.1.1泵功图建立理论的发展现状泵功图建立理论的发展现状 伴随着人们对有杆泵系统工作

49、原理认识的逐步深入，示功图智伴随着人们对有杆泵系统工作原理认识的逐步深入，示功图智能诊断理论被不断的完善，目前已诞生的能诊断理论被不断的完善，目前已诞生的“泵功图建立理论（连续泵功图建立理论（连续系统的动态数学模型）系统的动态数学模型）”已达到了三种，即：已达到了三种，即： 微分方程（微分方程（S.GlbbsS.Glbbs波动方程）波动方程） 传递函数传递函数 状态方程状态方程 在国内的诊断系统中，目前多采用在国内的诊断系统中，目前多采用“微分方程（微分方程（S.GlbbsS.Glbbs波动方波动方程）或传递函数程）或传递函数”。 在国外的诊断中也仅少部分采用在国外的诊断中也仅少部分采用“状态

50、方程状态方程”， 我厂开发的智能诊断系统采用了我厂开发的智能诊断系统采用了“状态方程状态方程”。 1.1.21.1.2诊断理论的发展现状诊断理论的发展现状1.1.2.11.1.2.1阻尼系数的计算方法的完善阻尼系数的计算方法的完善 在国外目前人们仍在沿用在国外目前人们仍在沿用GlbbsGlbbs阻尼系数的计算方法，但该方法对阻尼系数的计算方法，但该方法对我国多数油田的适应性较差。统计结果显示我国多数油田的适应性较差。统计结果显示“阻尼系数阻尼系数”影响诊断准影响诊断准确率为确率为5-6%5-6%。 我厂开发的智能诊断系统使用了一种新的我厂开发的智能诊断系统使用了一种新的“迭代阻尼系数的计算方迭