游梁式抽油机井平衡率对泵效的影响

芦进(胜利油田临盘采油厂,山东德州 251507)



游梁式抽油机井平衡率对泵效的影响

芦进
(胜利油田临盘采油厂,山东德州 251507)

【摘 要】在机械采油过程中,国内外应用最广泛的抽油设备是游梁式抽油机——抽油泵装置,平衡率对于抽油机井至关重要。尤其是一些低液量、高含蜡、油稠的机采井。对泵效有影响的还有冲程、冲次等方面的原因,这些方面也会对抽油机井平衡率造成一定的影响。本文主要通过对机采井的产量和平衡率的分析,研究机采井平衡率对产量的影响。

【关键词】游梁式抽油机 平衡率 泵效

1 平衡块在抽油机工作中起的作用及原理

1.1 平衡块的平衡原理

抽油机运转不平衡,是因为上、下冲程载荷不同,造成电动机在上、下冲程中所作的功不相等。要使抽油机在平衡条件下运转,就应使电动机在上、下冲程中都做正功。

1.2 测量抽油机不平衡的测定办法

生产过程中油层情况、油井情况及油井工作制度的改变都会破坏抽油机原来的平衡。因而在油井生产过程中要定期检查和及时调整抽油机的平衡,通常采油队的检查方法是测量上、下冲程的电流,计算公式如下:

平衡率=I下I上100%

2 抽油机不平衡对有效冲程的影响

当不考虑惯性载荷时静载荷作用下的冲程损失及活塞有效冲程:由于转移载荷Wl’上冲程从油管柱上转移到抽油杆柱上使抽油杆柱伸长了λr,油管柱缩短了λt,悬点向上移动了λ=λr+λt一段距离后活塞和泵筒才有相对位移,悬点无效的冲程λ成为冲程损失。活塞的有效冲程为Sp=s-λ。同理可以分析在下冲程中,由于转移载荷Wl’从抽油杆上转移到油管上,使抽油杆柱缩短了λr油管柱伸长了λt,悬点向下移动了λ=λr+λt一段距离后活塞和泵筒有相对位移下冲程的冲程损失和活塞有效冲程与上冲程相同。λ值可以

当抽油机运转时的不平衡度逐渐增大时,抽油机在上下冲程受到的不对称的脉冲载荷越来越大,λ值不断增大。根据公式Q=1440SN(L - λ)可知,当λ值越大时,Q越小,泵效越小。

当考虑惯性载荷时,由于悬点运动时变速运动,当悬点上升到上死点时,悬点及抽油杆柱有向下的最大加速度和向上的最大惯性载荷,虽然悬点速度为零时停止向上运动了,但抽油杆柱在惯性载荷的作用下,带着活塞继续向上运行,此仅考虑静载时多向上运行了λ’一段距离。当悬点运行到下死点时,悬点及抽油杆柱有向上的最大加速度和向下的最大惯性载荷,使抽油杆住又比仅考虑静载时多向下移动了λ"一段距离。因此与仅考虑静载变形相比,惯性载荷作用使活塞冲程增加了λI=λ’+λ’’。

λi可以用虎克定律计算:

考虑惯性载荷后的活塞冲程为:

由上式可知,惯性载荷可以增加活塞的有效冲程,似乎增加了泵效,但是惯性载荷增加,使抽油杆柱的交变载荷增大,增大了抽油杆柱疲劳破坏的几率,增加采油成本。

在不考虑惯性载荷只考虑静载荷的条件下,由于抽油机运转的不平衡造成的交变载荷的不断增加造成冲程损失的不断增加,以致使泵效的降低。有上述可知,抽油机井不平衡可以降低抽油机井泵效。

3 抽油机不平衡对泵内环境的影响

当抽油机运转不平衡时,尤其是在平衡过重的情况下,上冲程时活塞向上运动速度过快,时间较短,造成泵筒内压力突然下降造成泵筒内结蜡和气体析出影响泵效。另外,当上冲程时间过快时,造成泵筒内的充盈度下降,也会降低泵效。此外,过快的加速度会增加活塞与泵筒的摩擦造成漏失。

在抽油机井运转不平衡的条件下会改变抽油泵的内环境,在不同类型的油井中会对抽油泵造成不同程度的影响,使得泵效降低。

4 抽油机井平衡率与抽油泵泵效的关系

4.1 抽油机井不平衡导致活塞有效冲程减小

由于上、下冲程所用的时间不一致,导致抽油杆带动活塞在泵筒中的运动时间减少,速度加快。根据公式Q=1440*S*L*N,可知排量与有效冲程成正比例关系,随着有效冲程的减小,排量逐渐减小。

4.2 抽油机井不平衡导致抽油吸入口结蜡对产液量的影响

由于抽油机井不平衡,上、下冲程所用时间不一致,导致抽油杆带动活塞在泵筒中的运动时间减少,速度加快。导致活塞拔出时间变短,压力瞬间下降,蜡结晶析出。阻塞抽油吸入口,更有甚者堵塞油进入泵的通道或者到这固定阀不严导致漏失。随着蜡结晶的不断沉积,导致这种情况愈加严重,以至最后躺井。

4.3 抽油机经不平衡导致泵筒内气体析出对泵效的影响

由于不平衡的影响使得抽油泵在下冲程时,在气体的弹性和游动阀以上液柱的压力做用下气体不断压缩游动阀不能立即打开,泵筒内的井液不能进入油管内。在上冲程时,由于气体的压缩造成随着活塞的上移气体不断释放压力能使得体积增大;导致固定阀不能够随着活塞上移而立即打开,使得井内的井液不能进入泵筒内使得泵效降低。

4.4 抽油机井不平衡导致泵漏失量的增加

在上冲程时活塞上行速度较快,动能消耗较大,可导致活塞与衬套之间的产液漏失量增大;导致产量降低。

综上所述,抽油机井平衡率对机采井来说至关重要。确定合理的抽油机井平衡率对原油生产至关重要。