第一章第一章 抽油机抽油机深井泵采油深井泵采油抽油机节能、测试、热洗培训教 机械举升采油方式是目前大庆油田的最机械举升采油方式是目前大庆油田的最主要的、也是应用最为广泛的是采油方式。主要的、也是应用最为广泛的是采油方式。在机械举升工艺中，抽油机在机械举升工艺中，抽油机深井泵采油是深井泵采油是应用井数最多的举升工艺。在本章节中，重应用井数最多的举升工艺。在本章节中，重点介绍抽油机点介绍抽油机深井泵采油的基础理论、技深井泵采油的基础理论、技术发展、测试技术以及节能新技术的应用。术发展、测试技术以及节能新技术的应用。 抽油机节能、测试、热洗培训教第第一一节节 抽抽油油机机深深井井泵泵抽抽油油装装置置及及基基础础理论计算理论计算 抽油机抽油机深井泵采油方式，简称为抽油机深井泵采油方式，简称为抽油机采油方式。本节介绍的主内容是抽油机装置的采油方式。本节介绍的主内容是抽油机装置的构成，抽油机技术的发展以及抽油机举升工艺构成，抽油机技术的发展以及抽油机举升工艺的基础理论的基础理论。抽油机节能、测试、热洗培训教一、抽油机一、抽油机深井泵抽油装置深井泵抽油装置 抽油机抽油机深井泵抽油装置深井泵抽油装置 是指由抽油机、是指由抽油机、抽油杆、深井泵组成的抽油系统。它借助于抽抽油杆、深井泵组成的抽油系统。它借助于抽油机曲柄连杆机构的运动，将动力机（一般为油机曲柄连杆机构的运动，将动力机（一般为电动机）的旋转运动转变为光杆的上下往复运电动机）的旋转运动转变为光杆的上下往复运动，用抽油杆带动深井泵柱塞进行抽油。动，用抽油杆带动深井泵柱塞进行抽油。抽油机节能、测试、热洗培训教（一）抽油机（一）抽油机 抽抽油油机机是是抽抽油油机机深深井井泵泵抽抽油油系系统统中中的的主主要要地地面面设设备备。游游梁梁式式抽抽油油机机主主要要由由游游梁梁-连连杆杆-曲曲柄柄机机构构、减减速速箱箱、动动力力设设备备、辅辅助助设设备备等等四四大大部部份份组组成成。工工作作时时，动动力力机机将将高高速速旋旋转转动动动动通通过过皮皮带带和和减减速速箱箱传传给给曲曲柄柄轴轴，带带动动曲曲柄柄轴轴做做低低速速旋旋转转运运动动，曲曲柄柄通通过过连连杆杆经经横横梁梁带带动动游游梁梁作作上上下下往往摆摆动动，挂挂在在驴驴头头上上的的悬悬绳绳器器便便带带动动抽抽油油杆杆作作上上下下往往复动动。复动动。 游游梁梁式式抽抽油油机机按按照照结结构构主主要要分分为为两两大大类类：即即普普通通式式游游梁式抽油机和前置式游梁式抽油机。梁式抽油机和前置式游梁式抽油机。抽油机节能、测试、热洗培训教 随着抽油机制造技术的不断发展进步，自随着抽油机制造技术的不断发展进步，自20世纪世纪90年代后，陆续开发了不同形式的以节年代后，陆续开发了不同形式的以节能为目的的抽油机，节能抽油机仍然属于普通能为目的的抽油机，节能抽油机仍然属于普通式游梁式抽油机结构。关于节能型抽油机的结式游梁式抽油机结构。关于节能型抽油机的结构特点，将在节能技术中加以介绍。构特点，将在节能技术中加以介绍。 抽油机节能、测试、热洗培训教 普通式游梁式抽油机和前置式游梁式抽油普通式游梁式抽油机和前置式游梁式抽油机两者的主要组成部分相同，只是游梁与连杆机两者的主要组成部分相同，只是游梁与连杆的连接位置不同。普通抽油机一般采用机械平的连接位置不同。普通抽油机一般采用机械平衡，而前置式抽油机最初多采用气动平衡，但衡，而前置式抽油机最初多采用气动平衡，但由于技术上的不完善，后来使用机械平衡的方由于技术上的不完善，后来使用机械平衡的方法，目前在我厂使用的前置式抽油机均为机械法，目前在我厂使用的前置式抽油机均为机械平衡。前置式抽油机上冲程曲柄转角为平衡。前置式抽油机上冲程曲柄转角为195，下冲程曲柄转角下冲程曲柄转角165，使得上冲程较下冲程慢。，使得上冲程较下冲程慢。 抽油机节能、测试、热洗培训教 我我国国已已制制定定了了游游梁梁式式抽抽油油机机系系列列标标准准，其其型型号表示方法如下：号表示方法如下：CYJ10-3-53HB 平衡方式：平衡方式：F：复合平衡：复合平衡 Y：游梁平衡：游梁平衡 B：曲柄平衡：曲柄平衡 Q：气动平衡：气动平衡 减速箱形式代号：减速箱形式代号：H为点啮合双圆弧为点啮合双圆弧 齿轮，渐虎线人字齿轮省略。齿轮，渐虎线人字齿轮省略。 减速箱曲柄轴最大输出扭矩，减速箱曲柄轴最大输出扭矩，KN.m 光杆最大冲程光杆最大冲程 m 悬点最大载荷悬点最大载荷 10 KN 游梁式抽油机代号：游梁式抽油机代号：CYJ-常规型常规型 CYJY-异相型异相型 CYJQ-前置型前置型抽油机节能、测试、热洗培训教 （二）抽油泵（二）抽油泵 抽抽油油泵泵是是抽抽油油机机深深井井泵泵抽抽油油系系统统中中的的井井下下设设备备。由由于于它它的的工工作作环环境境复复杂杂，条条件件恶恶劣劣，而而且且它它工工作作的的好好坏坏直直接接关关系到油井的产量，因而应满足以下一般要求：系到油井的产量，因而应满足以下一般要求： （1）结构简单，强度高，质量好。连接部分密封可靠；）结构简单，强度高，质量好。连接部分密封可靠； （2）制造材料耐磨，抗腐蚀性好，使用寿命长；）制造材料耐磨，抗腐蚀性好，使用寿命长； （3）规格能满足排量要求，适应性强；）规格能满足排量要求，适应性强； （4）便于起下。）便于起下。 抽油泵主要由工作筒、柱塞及固定凡尔、游动凡尔组抽油泵主要由工作筒、柱塞及固定凡尔、游动凡尔组成。按照抽油泵在油管中的固定方式分为杆式泵和管式泵。成。按照抽油泵在油管中的固定方式分为杆式泵和管式泵。在我厂主要应用管式泵。在我厂主要应用管式泵。 抽油机节能、测试、热洗培训教 我我国国已已制制定定了了抽抽油油泵泵系系列列标标准准，其其型型号号表表示示方方法如下：法如下：CYB 38 R H A M 4.5-1.5-0.6 加长短节长加长短节长 m 柱塞长度柱塞长度 m 泵筒长度泵筒长度 m 定位部件形式定位部件形式 定位形式定位形式 泵筒形式泵筒形式 抽油泵形式：抽油泵形式：R：杆式泵；：杆式泵； T：管式泵。：管式泵。 抽油泵公称直径：抽油泵公称直径：mm 抽油泵代号抽油泵代号抽油机节能、测试、热洗培训教 定位部件形式：定位部件形式：C-皮碗式；皮碗式；M-机械式机械式 定位部位：定位部位：A-定筒式、顶部定位定筒式、顶部定位 B-定筒式、底部定位定筒式、底部定位 T-动筒式、顶部定位动筒式、顶部定位泵筒形式：泵筒形式：H-金属柱塞厚壁筒金属柱塞厚壁筒 L-金属柱塞组合泵筒金属柱塞组合泵筒 W-金属柱塞薄壁筒金属柱塞薄壁筒 S-软柱塞薄壁筒软柱塞薄壁筒 P-软柱塞厚壁筒软柱塞厚壁筒抽油机节能、测试、热洗培训教抽油泵柱塞和泵筒配合分为三个等级，其间隙值见下表抽油泵柱塞和泵筒配合分为三个等级，其间隙值见下表 间隙等级间隙等级直径上的间隙（直径上的间隙（m） 207070120120170抽油泵的等级与试压时的漏失量有关，管式泵不同等级漏失量推荐值抽油泵的等级与试压时的漏失量有关，管式泵不同等级漏失量推荐值见下表：见下表： 公称直径公称直径（mm） 试验压力试验压力（MPa） 间隙等级间隙等级 最大漏失量（最大漏失量（L/min） 3210 105451119638125535142144145620164556184789209457187803213170230986261783272116931039531213383552抽油机节能、测试、热洗培训教 （三）抽油杆（三）抽油杆 我国生产的抽油杆从级别上分有我国生产的抽油杆从级别上分有C、D、K、H等四种级别。等四种级别。C级抽油杆用于轻、中型负荷的抽油级抽油杆用于轻、中型负荷的抽油机井；机井；D级抽油杆用于中、重负荷的抽油机井；级抽油杆用于中、重负荷的抽油机井；K级抽油杆用于轻、中负荷有腐蚀性的抽油机井。级抽油杆用于轻、中负荷有腐蚀性的抽油机井。 H级抽油杆是近年来各抽油杆厂家根据油田开发过程级抽油杆是近年来各抽油杆厂家根据油田开发过程中大泵井逐渐增多和聚驱不断投入开发研制出的高中大泵井逐渐增多和聚驱不断投入开发研制出的高强度抽油杆，高强度抽油杆分为工艺型和材料型两强度抽油杆，高强度抽油杆分为工艺型和材料型两种。大庆油田使用最广泛的抽油杆为种。大庆油田使用最广泛的抽油杆为C级和级和D级抽级抽油杆。由于各个抽油杆生产厂家采取的加工工艺不油杆。由于各个抽油杆生产厂家采取的加工工艺不一，使用的加工材料不一，抽油杆的机械性能也各一，使用的加工材料不一，抽油杆的机械性能也各不相同。不相同。 抽油机节能、测试、热洗培训教 二、抽油泵的工作原理二、抽油泵的工作原理 （一）泵的抽汲过程（一）泵的抽汲过程 1、上冲程、上冲程 抽抽油油杆杆带带动动柱柱塞塞向向上上运运动动，柱柱塞塞上上的的游游动动凡凡尔尔受受管管柱柱内内液液柱柱的的压压力力而而关关闭闭。此此时时泵泵内内压压力力降降低低，固固定定凡凡尔尔在在环环形形空空间间液液柱柱压压力力与与泵泵内内压压力力之之差差（即即沉沉没没压压力力）的的作作用用下下而而打打开开。如如果果油油管管内内已已充充满满液液体体，在在井井口口将将排排相相当当于于柱柱塞塞冲冲程程长长度度的的一一段段液液体体，同同时时泵泵内内吸吸入入液液体体。造造成成泵泵吸吸入入液液体体的的条件是泵内压力低于沉没压力。条件是泵内压力低于沉没压力。抽油机节能、测试、热洗培训教 2、下冲程、下冲程 抽油杆带动柱塞向下运动，固定凡尔立即关抽油杆带动柱塞向下运动，固定凡尔立即关闭，泵内压力升高到大于柱塞以上液柱压力时，闭，泵内压力升高到大于柱塞以上液柱压力时，游动凡尔打开，柱塞下部的液体通过游动凡尔进游动凡尔打开，柱塞下部的液体通过游动凡尔进入柱塞上部，使泵排出液体。所以下冲程是泵向入柱塞上部，使泵排出液体。所以下冲程是泵向油管排液的过程，条件是泵内压力高于柱塞以上油管排液的过程，条件是泵内压力高于柱塞以上液柱压力。液柱压力。 抽油机节能、测试、热洗培训教（二）泵的理论排量（二）泵的理论排量 泵泵的的工工作作过过程程由由三三个个基基本本环环节节组组成成，即即：柱柱塞塞在在泵泵内内让让出出容容积积、井井内内液液体体进进泵泵内内和和从从泵泵内内排排出出液液体体。理理想想情情况况下下，柱柱塞塞上上、下下冲冲程程进进入入和和排排出出的的液液体体体体积积都都等等于于柱柱塞让出的体积塞让出的体积V。式中：式中：fp柱塞面积，柱塞面积， ，m2 s光杆冲程光杆冲程 m D泵径泵径 m每分钟排量每分钟排量Vm每日排量：每日排量：抽油机节能、测试、热洗培训教 三、抽油机悬点载荷的计算三、抽油机悬点载荷的计算 抽抽油油机机在在不不同同抽抽汲汲参参数数下下工工作作时时，悬悬点点所所承承受受的的载载荷荷是是选选择择抽抽油油设设备备及及分分析析设设备备工工作作状状况况的的重重要要依依据据。为为此此了了解解悬点承受哪些载荷和怎样计算这些载荷是十分必要的。悬点承受哪些载荷和怎样计算这些载荷是十分必要的。 （一）悬点承受的载荷（一）悬点承受的载荷 1、静载荷、静载荷 （1）抽油杆柱载荷）抽油杆柱载荷 驴驴头头带带动动抽抽油油杆杆运运动动过过程程中中，抽抽油油杆杆柱柱的的载载荷荷始始终终作作用用于于驴驴头头上上。但但在在下下冲冲程程时时，游游动动几几尔尔打打开开，油油管管内内液液体体的的浮浮力力作作用用于于抽抽油油杆杆柱柱上上，所所以以，下下冲冲程程中中作作用用在在悬悬点点上上的的抽抽油油杆杆柱柱的的重重力力减减去去液液体体的的浮浮力力，即即它它在在液液体体中中的的重重力力作作用用在在悬悬点点上上的的载载荷荷。而而在在上上冲冲程程中中，游游动动凡凡尔尔关关闭闭，抽抽油油杆杆柱柱不不受受油油管管内内液液体体浮浮力力的的影影响响，所所以以上上冲冲程程中中作作用用在在悬悬点上的抽油杆柱的载荷是抽油杆在空气中的重力。点上的抽油杆柱的载荷是抽油杆在空气中的重力。抽油机节能、测试、热洗培训教上冲程作用在悬点上的抽油杆柱的载荷：上冲程作用在悬点上的抽油杆柱的载荷：式中：式中：Wr抽油杆在空气中的重力，抽油杆在空气中的重力，N； g重力加速度，重力加速度，m/s2； fp抽油杆截面积，抽油杆截面积，m2； s抽油杆材料（钢）的密度，抽油杆材料（钢）的密度，s=7850Kg/m3； L抽油杆长度抽油杆长度m； qr每米抽油杆的质量，每米抽油杆的质量，Kg/m。 抽油机节能、测试、热洗培训教 下冲程作用在悬点上的抽油杆柱的载荷：下冲程作用在悬点上的抽油杆柱的载荷： 式中：式中：Wr抽油杆在空气中的重力，抽油杆在空气中的重力，N； l液体的密度，液体的密度，kg/m3。 为为了了便便于于计计算算，我我们们在在表表中中列列出出不不同同直直径径抽抽油油杆杆在在空空气气中的每米重量。中的每米重量。 直径直径d(m) 截面积（截面积（cm2） 空气中每米抽油杆重量空气中每米抽油杆重量（Kg/m） 16192225 2.002.853.803.91 1.642.303.073.17 抽油机节能、测试、热洗培训教 （2）作用在柱塞上的液柱载荷）作用在柱塞上的液柱载荷 在在上上冲冲程程时时，由由于于游游动动凡凡尔尔关关闭闭，液液柱柱载载荷荷作作用用在在柱柱塞塞上上；而而下下冲冲程程时时，由由于于游游动动凡凡尔尔打打开开，液液柱柱载载荷荷作作用用在在油油管管上上，因因而而悬悬点点只只在在上上冲冲程程承承受液柱载荷。受液柱载荷。抽油机节能、测试、热洗培训教 （3）沉没压力对悬点载荷的影响）沉没压力对悬点载荷的影响 上上冲冲程程时时，在在沉沉没没度度压压力力的的作作用用下下，井井内内液液体体克克服服泵泵的的入入口口设设备备的的阻阻力力进进入入泵泵内内，此此时时液液流流所所具具有有的的压压力力称称吸吸入入压力，此压力作用在柱塞底部产生向上的载荷：压力，此压力作用在柱塞底部产生向上的载荷： 式中：式中：Pi吸入压力吸入压力pi作用在柱塞底部产生的载荷作用在柱塞底部产生的载荷 N pi吸入压力吸入压力 Pa fp柱塞截面积柱塞截面积 m2 pn沉没压力沉没压力 Pa pi液流通过泵固定凡尔产生的压力降液流通过泵固定凡尔产生的压力降 Pa抽油机节能、测试、热洗培训教 而而在在下下冲冲程程时时，吸吸入入阀阀（固固定定凡凡尔尔）关关闭闭，沉沉没没压压力力对悬点载荷没有影响。对悬点载荷没有影响。 其中，其中，pi的确定比较复杂，计算公式如下：的确定比较复杂，计算公式如下： 式中：式中：vf-液体通过固定凡尔阀孔的流速，液体通过固定凡尔阀孔的流速，m/s; fp柱塞截面积，柱塞截面积，m2； f0固定凡尔阀孔截面积，固定凡尔阀孔截面积，m2； vp柱塞运动速度，柱塞运动速度，m/s； 由由实实验验确确定定的的阀阀流流量量系系数数。对对于于标标准准型型阀阀可可查查图。图。抽油机节能、测试、热洗培训教但在查图之前需计算雷诺数但在查图之前需计算雷诺数NRe： 式中：式中：d0固定凡尔阀孔径，固定凡尔阀孔径，m； vf液流速度，液流速度，m/s； 液体运动粘度，液体运动粘度，m2/s。抽油机节能、测试、热洗培训教 （4）井口回压对悬点载荷的影响）井口回压对悬点载荷的影响 液液流流在在地地面面管管线线流流动动阻阻力力所所产产生生的的井井口口回回压压对对悬悬点点产产生生附附加加载载荷荷。其其性性质质与与液液体体产产生生的的载载荷荷相相同同，特特点点是上冲程增大悬点载荷，下冲程减小抽油杆柱载荷。是上冲程增大悬点载荷，下冲程减小抽油杆柱载荷。 上冲程时：上冲程时： 下冲程时：下冲程时： 式中：式中：Ph井口回压井口回压 Pa 由于沉没压力和井口回压在上冲程时产生的悬点由于沉没压力和井口回压在上冲程时产生的悬点载荷变化方向相反，故此在近似计算中将其忽略。载荷变化方向相反，故此在近似计算中将其忽略。 抽油机节能、测试、热洗培训教 2、动载荷、动载荷 （1）惯性载荷）惯性载荷 抽抽油油机机运运转转时时，驴驴头头带带抽抽油油杆杆和和液液柱柱做做变变速速运运动动，因因而而产产生生抽抽油油杆杆和和液液柱柱的的惯惯性性力力。如如果果忽忽略略抽抽油油杆杆和和液液柱柱的的的的弹弹性性影影响响，则则可可以以认认为为抽抽油油杆杆和和液液柱柱的的各各点点与与抽抽油油机机悬悬点点运运动动完完全全一一致致，产产生生的的惯惯性性力力除除与与抽抽油油杆杆和和液液柱柱的的质质量量有有关外，还与悬点加速度的大小成正比。关外，还与悬点加速度的大小成正比。抽油机节能、测试、热洗培训教抽油杆的惯性力抽油杆的惯性力Ir为：为： 液柱的惯性力液柱的惯性力Il为：为： 式式中中：-考考虑虑油油管管过过流流断断面面变变化化引引起起液液柱柱加加速速度度变化的系数：变化的系数： ftf-油管过流断面面积油管过流断面面积抽油机节能、测试、热洗培训教 如如果果结结合合抽抽油油机机悬悬点点运运动动规规律律，最最大大加加速速度度将将发发生生的的上上死死点点和和下下死死点点，其其加加速速度度值值分分别为：别为： 上死点时上死点时 下死点时下死点时抽油机节能、测试、热洗培训教 以以此此可可求求得得上上冲冲程程时时抽抽油油杆杆柱柱引引起起的的悬悬点点最最大大惯性载荷惯性载荷Iru为：为： 下冲程时液柱引起的悬点最大惯性载荷下冲程时液柱引起的悬点最大惯性载荷Ird为：为： 上冲程时液柱引起的悬点最大惯性载荷上冲程时液柱引起的悬点最大惯性载荷Ilu为：为： 下冲程时液柱不随悬点运动，因而没有液柱下冲程时液柱不随悬点运动，因而没有液柱惯性载荷。惯性载荷。 抽油机节能、测试、热洗培训教 下下冲冲程程时时液液柱柱不不随随悬悬点点运运动动，因因而而没没有有液液柱柱惯性载荷。惯性载荷。 实际上由于受抽油杆柱和液柱的弹性影响，实际上由于受抽油杆柱和液柱的弹性影响，抽油杆柱和液柱各点的运动与悬点的运动并不抽油杆柱和液柱各点的运动与悬点的运动并不相同，所以按上述悬点最大加速度计算的惯性相同，所以按上述悬点最大加速度计算的惯性载荷将大于实际数值，在液柱中含气和冲次较载荷将大于实际数值，在液柱中含气和冲次较低的情况下，计算点最大载荷时可忽略液柱惯低的情况下，计算点最大载荷时可忽略液柱惯性载荷。性载荷。 抽油机节能、测试、热洗培训教（2）振动载荷）振动载荷抽抽油油杆杆柱柱作作为为一一弹弹性性体体，由由于于抽抽油油杆杆柱柱作作变变速速运运动动和和液液柱柱载载荷荷周周期期性性地地作作用用在在抽抽油油杆杆上上，从从而而引引起起抽抽油油杆杆的的弹弹性性振振动动，它它所所产产生生的的振振动动载载荷荷也也作作用用于于悬悬点点上上，其其数数值值与与抽抽油油杆杆的的长长度度、载载荷荷变变化化周周期期及及抽抽油油机机结结构构有有关关。在在一一般般情情况况下的理论计算时，忽略抽油杆柱的振动载荷。下的理论计算时，忽略抽油杆柱的振动载荷。抽油机节能、测试、热洗培训教3、摩擦载荷、摩擦载荷抽抽油油机机井井工工作作时时，作作用用在在悬悬点点上上的的摩摩擦擦载载荷荷受受以以下下五五部部份的影响：份的影响：（1）抽抽油油杆杆柱柱与与油油管管之之间间的的摩摩擦擦力力：在在直直井井内内通通常常不不超超过抽油杆柱重量的过抽油杆柱重量的1.5%。（2）柱柱塞塞与与衬衬套套之之间间的的摩摩擦擦力力：当当泵泵径径不不超超过过70mm时时，其值小于其值小于1717N。（3）液液柱柱与与抽抽油油杆杆之之间间的的摩摩擦擦力力：除除与与抽抽油油杆杆长长度度和和运运动速度有关外，主要取决于液体的粘度。动速度有关外，主要取决于液体的粘度。（4）液液柱柱与与油油管管之之间间的的摩摩擦擦力力：除除与与液液流流速速度度有有关关外外，主要取决于液体的粘度。主要取决于液体的粘度。（5）流体通过游动凡尔的摩擦力：除与固定凡尔的结构）流体通过游动凡尔的摩擦力：除与固定凡尔的结构有关外，主要取决于液体的粘度。有关外，主要取决于液体的粘度。 抽油机节能、测试、热洗培训教 上上冲冲程程中中作作用用在在悬悬点点上上的的摩摩擦擦载载荷荷主主要要受受（1）（2）及及（4）三三项项影影响响，其其方方向向是是向向下下，增增加加悬悬点点载载荷荷。下下冲冲程程中中作作用用在在悬悬点点上上的的摩摩擦擦载载荷荷主主要要受受（1）（2）（3）及及（5）四四项项影影响响，其方向是向上，减小悬点载荷。其方向是向上，减小悬点载荷。 在直井中无论稠油还是稀油，抽油杆柱与在直井中无论稠油还是稀油，抽油杆柱与油管、柱塞与衬套之间的摩擦力数值都不大，油管、柱塞与衬套之间的摩擦力数值都不大，均可忽略，但在稠油井内，液柱摩擦引起的摩均可忽略，但在稠油井内，液柱摩擦引起的摩擦载荷则是不可忽略的，但对于大庆油田而言，擦载荷则是不可忽略的，但对于大庆油田而言，原油的性质不属于稠油，因而液柱摩擦引起的原油的性质不属于稠油，因而液柱摩擦引起的摩擦载荷可以忽略。摩擦载荷可以忽略。 抽油机节能、测试、热洗培训教 4、抽汲过程中的其它载荷、抽汲过程中的其它载荷 一一般般情情况况下下，抽抽油油杆杆柱柱载载荷荷、作作用用在在柱柱塞塞上上的的液液柱柱载载荷荷及及惯惯性性载载荷荷是是构构成成悬悬点点载载荷荷的的三三项项基基本本载载荷荷，在在稠稠油油井井内内的的摩摩擦擦载载荷荷及及大大沉沉没没度度井井中中的的沉没压力对载荷的影响也是不可忽略的。沉没压力对载荷的影响也是不可忽略的。 除上述载荷外，在抽油过程中尚有其它一些除上述载荷外，在抽油过程中尚有其它一些载荷，如在低沉没度井内由于泵的充满程度差，载荷，如在低沉没度井内由于泵的充满程度差，会发生柱塞与泵内液面的撞击，产生较大的冲击会发生柱塞与泵内液面的撞击，产生较大的冲击载荷，从而影响悬点载荷。各种原因产生的撞击，载荷，从而影响悬点载荷。各种原因产生的撞击，虽然可能会造成较大的悬点载荷，是抽油中的不虽然可能会造成较大的悬点载荷，是抽油中的不利因素，但在进行设计计算时尚无法预计，故在利因素，但在进行设计计算时尚无法预计，故在计算中都不考虑。计算中都不考虑。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （二）悬点最大、最小载荷（二）悬点最大、最小载荷 1计算悬点最大和最小载荷的一般公式计算悬点最大和最小载荷的一般公式根据对悬点所承受的各种载荷的分析，抽油机根据对悬点所承受的各种载荷的分析，抽油机工作时，上、下冲程中悬点载荷的组成是不同工作时，上、下冲程中悬点载荷的组成是不同的。最大载荷发生在上冲程中，最小载荷发生的。最大载荷发生在上冲程中，最小载荷发生在下冲程中，其值分别如下：在下冲程中，其值分别如下： 抽油机节能、测试、热洗培训教式中：式中：Pmax、Pmin悬点最大和最小载荷；悬点最大和最小载荷； Wr、Wr上上、下下冲冲程程中中作作用用在在悬悬点点上上的的抽抽油油杆杆柱柱载载荷；荷； Wl作用在柱塞上的液柱载荷；作用在柱塞上的液柱载荷； Iu、Id上、下冲程中作用在悬点上的惯性载荷；上、下冲程中作用在悬点上的惯性载荷； Phu、Phd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； Fu、Fd上、下冲程中的最大摩擦载荷；上、下冲程中的最大摩擦载荷； Pv振动载荷；振动载荷； Pi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产生的载荷。 抽油机节能、测试、热洗培训教 在在下下泵泵深深度度及及沉沉没没度度不不很很大大、井井口口回回压压及及冲冲数数不不甚甚高高的的稀稀油油直直井井内内，在在计计算算最最大大和和最最小小载载荷荷时时，通通常常可可以以忽忽略略Pv、Fu、Fd 、Phu、Pi i及及液液柱柱惯惯性载荷。此时可得：性载荷。此时可得： 如如果果按按将将抽抽油油机机悬悬点点运运动动规规律律简简化化为为简简谐谐运运动动时，则可忽略时，则可忽略r/l的影响。的影响。抽油机节能、测试、热洗培训教 2、计算悬点最大载荷的其它公式、计算悬点最大载荷的其它公式 抽油杆在井下工作时，受力情况是相当复杂的，抽油杆在井下工作时，受力情况是相当复杂的，所有用来计算悬点最大载荷的公式都只能得到近似所有用来计算悬点最大载荷的公式都只能得到近似的结果。现将国内外所用的一些比较简便的公式列的结果。现将国内外所用的一些比较简便的公式列在下面，供计算时参考：在下面，供计算时参考： 公式公式 公式公式 公式公式 公式公式 公式公式 抽油机节能、测试、热洗培训教 公式公式可用于一般井深及低冲数油井。可用于一般井深及低冲数油井。 公公式式是是式式 的的另另一一种种表表达达形形式式，本本质上是完全相同的。质上是完全相同的。 公式公式、和和V都是把悬点运动简化为简谐运动，取都是把悬点运动简化为简谐运动，取rl0。公式。公式只考虑了抽油杆柱产生的惯性载荷，公式只考虑了抽油杆柱产生的惯性载荷，公式和和V同时考虑了抽油杆柱和液柱的惯性载荷。考虑到摩擦同时考虑了抽油杆柱和液柱的惯性载荷。考虑到摩擦力的影响，力的影响， 在公式在公式和工中的液柱载荷采用和工中的液柱载荷采用W(即作用在柱塞整个即作用在柱塞整个截面积上的液柱载荷截面积上的液柱载荷)，而公式，而公式V中采用中采用W1(即作用在柱塞即作用在柱塞环形面积人一人上的液柱载荷环形面积人一人上的液柱载荷)。所以，公式。所以，公式V的计算结果的计算结果较公式较公式小。小。 抽油机节能、测试、热洗培训教四、泵效的计算四、泵效的计算在在抽抽油油井井生生产产过过程程中中，实实际际产产量量Q一一般般都都比比理理论论产产量量Qt要要低低，两两者者的的比比值值叫叫泵泵效效，用用表表示示，即：即： 抽油机节能、测试、热洗培训教 影响泵效的因素很多，但从深井泵工作影响泵效的因素很多，但从深井泵工作的三个基本环节的三个基本环节(柱塞让出体积，液体进泵，柱塞让出体积，液体进泵，液体从泵内排出液体从泵内排出)来看，可归结为以下三个来看，可归结为以下三个方面：方面： 抽油机节能、测试、热洗培训教 (1)抽抽油油杆杆柱柱和和油油管管柱柱的的弹弹性性伸伸缩缩。根根据据深深井井泵泵的的工工作作特特点点，抽抽油油杆杆柱柱和和油油管管柱柱在在工工作作过过程程中中因因承承受受着着交交变变载载荷荷而而发发生生弹弹性性伸伸缩缩，使使柱柱塞塞冲冲程程小小于光杆冲程，所以减小了柱塞让出的体积。于光杆冲程，所以减小了柱塞让出的体积。 (2)气气体体和和充充不不满满的的影影响响。当当泵泵内内吸吸人人气气液液混混合合物物后后，气气体体占占据据了了柱柱塞塞让让出出的的部部分分空空间间，或或者者当当泵泵的的排排量量大大于于油油层层供供油油能能力力时时液液体体来来不不及及进进入入泵内，都会使进入泵内的液量减少。泵内，都会使进入泵内的液量减少。 (3)漏失影响。柱塞与衬套的间隙及阀和其它漏失影响。柱塞与衬套的间隙及阀和其它连接部件间的漏失都会使实际排量减少。连接部件间的漏失都会使实际排量减少。 抽油机节能、测试、热洗培训教从上述三方面出发，泵效的一般表达式可写为：从上述三方面出发，泵效的一般表达式可写为： 考考虑虑抽抽油油杆杆柱柱和和油油管管柱柱弹弹性性伸伸缩缩后后的的柱柱塞塞冲冲程程与与光光杆冲程之比，杆冲程之比， 表示杆、管弹性伸缩对泵效的影响；表示杆、管弹性伸缩对泵效的影响； 进进入入泵泵内内的的液液体体体体积积与与柱柱塞塞让让出出的的泵泵内内体体积积之之比比，表示泵的充满程度；表示泵的充满程度； 泵漏失对泵效影响的漏失系数；泵漏失对泵效影响的漏失系数； 由于泵效是以地面产出液的体积计算，则是考虑地由于泵效是以地面产出液的体积计算，则是考虑地面原油脱气引起体积收缩对泵效计算的影响。为吸人条面原油脱气引起体积收缩对泵效计算的影响。为吸人条件下被抽汲液体的体积系数。件下被抽汲液体的体积系数。 抽油机节能、测试、热洗培训教（一）柱塞冲程（一）柱塞冲程 一般情况下，柱塞冲程小于光杆冲程，它是一般情况下，柱塞冲程小于光杆冲程，它是造成泵效小于造成泵效小于1的重要因素。抽油杆柱和油管柱的的重要因素。抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩愈大，柱塞冲程与光杆冲程的差别也愈弹性伸缩愈大，柱塞冲程与光杆冲程的差别也愈大，泵效就愈低。抽油杆柱所受的载荷不同，则大，泵效就愈低。抽油杆柱所受的载荷不同，则伸缩变形的大小不同。如前所述，抽油杆柱所承伸缩变形的大小不同。如前所述，抽油杆柱所承受的载荷主要有：抽油杆柱及液柱载荷；抽油杆受的载荷主要有：抽油杆柱及液柱载荷；抽油杆柱和液柱的惯性载荷及抽油杆柱的振动载荷。下柱和液柱的惯性载荷及抽油杆柱的振动载荷。下面就分别分析由这些载荷作用所引起的抽油杆柱面就分别分析由这些载荷作用所引起的抽油杆柱及油管的弹性变形，以及对柱塞冲程的影响。及油管的弹性变形，以及对柱塞冲程的影响。 抽油机节能、测试、热洗培训教由由于于作作用用在在柱柱塞塞上上的的液液柱柱载载荷荷在在上上、下下冲冲程程中中交交替替地地分分别别由由油油管管转转移移到到抽抽油油杆杆柱柱和和由由抽抽油油杆杆柱柱转转移移到到油油管管，从从而而引引起起杆杆柱柱和和管管柱柱交交替替地地增增载载和和减减载，使杆柱和管柱发生交替地伸长和缩短。载，使杆柱和管柱发生交替地伸长和缩短。当当驴驴头头开开始始上上行行时时，游游动动阀阀关关闭闭，液液柱柱载载荷荷作作用用在在柱柱塞塞上上，使使抽抽油油杆杆发发生生弹弹性性伸伸长长。因因此此，柱柱塞塞尚尚未未发发生生移移动动时时，悬悬点点这这一一段段距距离离即即为为抽抽油油杆杆柱柱的伸长，用的伸长，用r表示表示.抽油机节能、测试、热洗培训教 当当悬悬点点继继续续运运动动时时，油油管管要要卸卸去去载载荷荷要要缩缩短短一一段段距距离离。此此时时，柱柱塞塞与与泵泵筒筒之之间间没没有有相相对对位位移移。这这段段缩缩短短距距离离使使悬悬点点增增加加了了一一段段无无效效位位移移。用用t表示。所以，吸入阀仍然是关闭的。表示。所以，吸入阀仍然是关闭的。 当驴头继续上行时，柱塞才开始与泵筒发生当驴头继续上行时，柱塞才开始与泵筒发生相对位移，吸人阀开始打开并吸入液体，一直到相对位移，吸人阀开始打开并吸入液体，一直到上死点。由此看出：柱塞有效移动距离（柱塞冲上死点。由此看出：柱塞有效移动距离（柱塞冲程）程）Sp比光杆冲程小比光杆冲程小，而且，而且r+t。 抽油机节能、测试、热洗培训教 下冲程开始时，吸入阀立即关闭，液柱下冲程开始时，吸入阀立即关闭，液柱载荷由抽油杆柱逐渐移到油管上，使抽油杆载荷由抽油杆柱逐渐移到油管上，使抽油杆缩短缩短r，而油管伸长，而油管伸长t。此时，只有驴头下行。此时，只有驴头下行r+t距离之后，柱塞才开始与泵筒发生相距离之后，柱塞才开始与泵筒发生相对位移。因此，下冲程中柱塞冲程仍然比光对位移。因此，下冲程中柱塞冲程仍然比光杆冲程小杆冲程小值。值。 抽油机节能、测试、热洗培训教抽抽油油杆杆柱柱和和油油管管柱柱的的自自重重伸伸长长在在泵泵工工作作的的整整个个过过程程中中是是不不变变的的，因因此此，它它们们不不用用会会影影响响柱塞冲程。由此，柱塞冲程：柱塞冲程。由此，柱塞冲程：式中式中 冲程损失。冲程损失。 抽油机节能、测试、热洗培训教由由于于液液柱柱载载荷荷引引起起的的冲冲程程损损失失使使泵泵效效降降低低的的数值为：数值为： 值可根据虎克定律来计算：值可根据虎克定律来计算： 如果为多级抽油杆，则：如果为多级抽油杆，则： 抽油机节能、测试、热洗培训教由公式可看出：柱塞截面积愈大，泵下得愈深由公式可看出：柱塞截面积愈大，泵下得愈深则冲程损失愈大。为了减小液柱载荷及冲程损则冲程损失愈大。为了减小液柱载荷及冲程损失，提高泵效，通常不能选用过大的泵，特别失，提高泵效，通常不能选用过大的泵，特别是深井中总是选用直径较小的泵。当泵径超过是深井中总是选用直径较小的泵。当泵径超过某一限度某一限度(引起的引起的s/2)之后，泵的实际排量不之后，泵的实际排量不但不会因增大泵径而增加，反而会减小。当但不会因增大泵径而增加，反而会减小。当s时，活塞冲程等于零，泵的实际排量等于零。时，活塞冲程等于零，泵的实际排量等于零。 抽油机节能、测试、热洗培训教（二）泵的充满程度（二）泵的充满程度 多数油田在深井泵开采期，都是在井底流压多数油田在深井泵开采期，都是在井底流压低于饱和压力下生产的，即使在高于饱和压力下低于饱和压力下生产的，即使在高于饱和压力下生产，泵口压力也低于饱和压力。因此，在抽汲生产，泵口压力也低于饱和压力。因此，在抽汲时总是气液两相同时进泵，气体进泵必然减少进时总是气液两相同时进泵，气体进泵必然减少进入泵内的液体量而降低泵效。当气体影响严重时，入泵内的液体量而降低泵效。当气体影响严重时，可能发生可能发生“气锁气锁”，即在抽汲时由于气体在泵内，即在抽汲时由于气体在泵内压缩和膨胀，使吸人和排出阀无法打开，出现抽压缩和膨胀，使吸人和排出阀无法打开，出现抽不出油的现象。不出油的现象。 抽油机节能、测试、热洗培训教 通常采用充满系数通常采用充满系数来表示气体的影响程度：来表示气体的影响程度： 式中式中 Vp上冲程活塞让出的容积；上冲程活塞让出的容积； Vl每冲程吸人泵内的液体体积。每冲程吸人泵内的液体体积。 充满系数充满系数表示了泵在工作过程中被液体充满表示了泵在工作过程中被液体充满的程度。的程度。愈高，则泵效愈高。泵的充满系数与泵愈高，则泵效愈高。泵的充满系数与泵内气液比和泵的结构有关。内气液比和泵的结构有关。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （三）泵的漏失三）泵的漏失 影响泵效的漏失因素包括：影响泵效的漏失因素包括： (1)排排出出部部分分漏漏失失。柱柱塞塞与与衬衬套套的的间间隙隙漏漏失失、游动阀漏失，都会使从泵内排出的液量减少。游动阀漏失，都会使从泵内排出的液量减少。 (2)吸吸入入部部分分漏漏失失。固固定定阀阀漏漏失失会会减减少少进进入入泵泵内的液量。内的液量。 (3)其其它它部部分分的的漏漏失失。尽尽管管泵泵正正常常工工作作，由由于于油油管管丝丝扣扣、泵泵的的连连接接部部分分密密封封不不严严，都都会会因因漏漏失而降低泵效。失而降低泵效。抽油机节能、测试、热洗培训教 由由于于磨磨损损、砂砂卡卡、蜡蜡卡卡及及腐腐蚀蚀所所产产生生的的漏漏失失很很难难计计算算，可可根根据据示示功功图图来来分分析析漏漏失失的的严严重重程程度度。新新泵泵正正常常工工作作时时的的漏漏失失量量，一一般般可可根根据据试试泵泵时时所所测测的的漏漏失失量量来来估估算算，亦亦可可根根据据下下面面方方法法来来计计算算和和分分析析漏漏失失量量与与抽抽汲汲参数之间的关系。参数之间的关系。式中式中 D泵径，泵径，m； 液体运动粘度，液体运动粘度，m2/s； L柱塞长度，柱塞长度，m； H柱塞两端的液柱压差，柱塞两端的液柱压差，m； g重力加速度，重力加速度，m2/s； e柱塞与泵筒的径向间隙，柱塞与泵筒的径向间隙，m； P柱塞运动速度，柱塞运动速度，ms。抽油机节能、测试、热洗培训教（四）提高泵效的措施（四）提高泵效的措施 泵效的高低是反映抽油设备利用效率和管泵效的高低是反映抽油设备利用效率和管理水平的一个重要指标。前面只就泵本身的工理水平的一个重要指标。前面只就泵本身的工作状况进行了分析，谈到了相应的措施。实际作状况进行了分析，谈到了相应的措施。实际上，泵效同油层条件有相当密切的关系。因此，上，泵效同油层条件有相当密切的关系。因此，提高泵效的一个重要方面是要从油层着手，保提高泵效的一个重要方面是要从油层着手，保证油层有足够的供液能力。证油层有足够的供液能力。 抽油机节能、测试、热洗培训教 下下面面简简要要介介绍绍为为了了提提高高泵泵效效在在井井筒筒方方面面应应采采取取的一般措施：的一般措施：（1）选择合理的工作方式。）选择合理的工作方式。当抽油机已定，设备能力足够大时，在保证产量当抽油机已定，设备能力足够大时，在保证产量的前提下，应以获得最高泵效为基本出发点来调的前提下，应以获得最高泵效为基本出发点来调整参数。一般是先用大冲程和较小的泵径，这样，整参数。一般是先用大冲程和较小的泵径，这样，既可减小气体对泵效的影响又可降低悬点载荷。既可减小气体对泵效的影响又可降低悬点载荷。对于油比较稠的井，一般采用大泵、大冲程、小对于油比较稠的井，一般采用大泵、大冲程、小冲数；而对于连喷带抽的井则选用大冲数快速抽冲数；而对于连喷带抽的井则选用大冲数快速抽汲，以增强诱喷作用汲，以增强诱喷作用 抽油机节能、测试、热洗培训教 （2）确确定定合合理理沉沉没没度度，以以降降低低泵泵口口气气液液比比，减少进泵气量，从而提高泵的充满程度。减少进泵气量，从而提高泵的充满程度。 （3）改改善善泵泵的的结结构构，提提高高泵泵的的抗抗磨磨、抗抗腐腐蚀蚀性性能能，采采取取防防砂砂、防防腐腐蚀蚀、防防蜡蜡及及定定期期检检泵泵等措施。等措施。抽油机节能、测试、热洗培训教 （4）使用油管锚减少冲程损失。如前所述，）使用油管锚减少冲程损失。如前所述，冲程损失是由于静载变化引起抽油杆柱和油管柱冲程损失是由于静载变化引起抽油杆柱和油管柱的弹性伸缩造成的。如果用油管锚将油管下端固的弹性伸缩造成的。如果用油管锚将油管下端固定，则可消除油管伸缩，从而减少冲程损失。定，则可消除油管伸缩，从而减少冲程损失。 （5）合理利用气体能量及减少气体影响。气）合理利用气体能量及减少气体影响。气体对抽油井生产的影响随油井条件不同而不同。体对抽油井生产的影响随油井条件不同而不同。对刚由自喷转为抽油的井，初期尚有一定的自喷对刚由自喷转为抽油的井，初期尚有一定的自喷能力，可合理控制套管气，利用气体能量来举油，能力，可合理控制套管气，利用气体能量来举油，使油井连喷带抽，从而提高油井产量和泵效。实使油井连喷带抽，从而提高油井产量和泵效。实践证明：对于一些不带喷的抽油井，合理控制套践证明：对于一些不带喷的抽油井，合理控制套管气可起到稳定液面和产量的作用，并可减少因管气可起到稳定液面和产量的作用，并可减少因脱气而引起的原油粘度的增加。脱气而引起的原油粘度的增加。 抽油机节能、测试、热洗培训教 对对于于一一般般含含气气的的抽抽油油井井，要要提提高高泵泵的的充充满满系系数数就就必必须须降降低低进进泵泵气气油油比比，其其措措施施之之一一是是适适当当增增加加沉沉没没度度，以以减减少少泵泵吸吸入入口口处处的的自自由由气气量量。但但要要增增大大沉沉没没度度，就就必必须须增增加加下下泵泵深深度度。因因此此，用用增增大大沉沉没没度度来来提提高高泵泵效效的的措措施施总总是是受受到到某某些些条件的条件的 高含气抽油井减少气体对泵工作影响的有高含气抽油井减少气体对泵工作影响的有效措施是在泵的人口处安装气锚效措施是在泵的人口处安装气锚 ，将油流中的，将油流中的自由气在进泵前分离出来，通过油套管环形空自由气在进泵前分离出来，通过油套管环形空间排到地面。间排到地面。 抽油机节能、测试、热洗培训教 第二节第二节 有杆抽油系统的计算有杆抽油系统的计算 一、抽油杆强度的计算及杆柱设计一、抽油杆强度的计算及杆柱设计 （一）抽油杆的受力特征及强度计算方法（一）抽油杆的受力特征及强度计算方法 抽油杆的选择主要包括确定抽油杆柱的长抽油杆的选择主要包括确定抽油杆柱的长度、直径、组合及材料。下泵深度确定后，抽度、直径、组合及材料。下泵深度确定后，抽油杆柱的长度就定了。为了保证抽油杆安全工油杆柱的长度就定了。为了保证抽油杆安全工作，必须根据材料及强度来确定其直径。作，必须根据材料及强度来确定其直径。 抽油机节能、测试、热洗培训教 抽抽油油杆杆柱柱工工作作时时承承受受着着交交变变负负荷荷，因因此此，在在抽抽油油杆杆内内产产生生了了由由max到到min。的的非非对对称称循循环环应应力：力： max抽油杆柱顶部的最大应力；抽油杆柱顶部的最大应力； min曲油杆柱顶部的最小应力；曲油杆柱顶部的最小应力； Pmax悬点最大载荷；悬点最大载荷； Pmin悬点最小载荷；悬点最小载荷； 抽油机节能、测试、热洗培训教 在交变负荷作用下，抽油杆柱往往是由于在交变负荷作用下，抽油杆柱往往是由于疲劳而发生破坏，而不是在最大拉应力下破坏。疲劳而发生破坏，而不是在最大拉应力下破坏。因为，如果在最大拉应力下发生破坏，那么抽因为，如果在最大拉应力下发生破坏，那么抽油杆的断裂事故将主要发生在拉应力最大的上油杆的断裂事故将主要发生在拉应力最大的上部，但是矿场使用抽油杆的实践表明：在上部、部，但是矿场使用抽油杆的实践表明：在上部、中部和下部都有断裂。因此，抽油杆柱必须根中部和下部都有断裂。因此，抽油杆柱必须根据疲劳强度来进行计算。据疲劳强度来进行计算。 抽油机节能、测试、热洗培训教根据研究，在非对称循环应力下的抽油杆强度条件为：根据研究，在非对称循环应力下的抽油杆强度条件为： 式中式中 : -1 一许用应力；一许用应力； -1一对称循环疲劳极限应力一对称循环疲劳极限应力 K一安全系数；一安全系数； -1一折算应力；一折算应力； a一循环应力的应力幅：一循环应力的应力幅： 抽油机节能、测试、热洗培训教 在确定抽油杆柱组合时，应该注意在活塞下在确定抽油杆柱组合时，应该注意在活塞下行时，由于活塞与衬套的摩擦及液体通过游动阀行时，由于活塞与衬套的摩擦及液体通过游动阀的阻力，往往会使抽油杆柱下部发生纵向弯曲，的阻力，往往会使抽油杆柱下部发生纵向弯曲，产生弯曲应力。因此，有时下部抽油杆采用一段产生弯曲应力。因此，有时下部抽油杆采用一段直径较大的抽油杆直径较大的抽油杆(或加重抽油杆或加重抽油杆)。采用下部加。采用下部加重杆柱，一方面可提高刚度和增加强度；另一方重杆柱，一方面可提高刚度和增加强度；另一方面，这部分杆柱重量能够克服活塞下行阻力，减面，这部分杆柱重量能够克服活塞下行阻力，减小弯曲。小弯曲。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （二）抽油杆柱设计方法（二）抽油杆柱设计方法 对对于于钢钢杆杆抽抽油油杆杆柱柱设设计计来来说说，一一般般采采用用等等强强度度原原则则，即即各各级级杆杆柱柱顶顶端端面面的的应应力力范范围围比比或或折折算应力相等。算应力相等。 但是随技术研究的不断深入，目前已不再但是随技术研究的不断深入，目前已不再进行这一类的设计，因此，等应力设计方法不进行这一类的设计，因此，等应力设计方法不再介绍。目前最为常用的是最大应力设计方法。再介绍。目前最为常用的是最大应力设计方法。即前面介绍的奥金格公式设计方法。即前面介绍的奥金格公式设计方法。 抽油机节能、测试、热洗培训教 二、抽油机二、抽油机-深井泵抽油系统设计深井泵抽油系统设计 有有杆杆抽抽油油系系统统包包括括油油层层、井井筒筒流流动动、机机杆杆泵泵。有有杆杆抽抽油油系系统统设设计计主主要要是是选选择择机机、杆杆、泵泵、管管以以及及抽抽汲汲参参数数，并并预预测测其其工工况况指指标，使整个系统高效而安全地工作。标，使整个系统高效而安全地工作。 （一）设计的原则（一）设计的原则 以以油油藏藏供供液液能能力力为为依依据据，以以油油藏藏与与抽抽油油设设备备的的协协调调为为基基础础，最最大大限限度度地地发发挥挥设设备备和和油油藏潜力，使抽油系统高效而安全地工作。藏潜力，使抽油系统高效而安全地工作。抽油机节能、测试、热洗培训教 （二）设计的内容（二）设计的内容 对刚转为有杆泵抽油的井和少量需调整对刚转为有杆泵抽油的井和少量需调整抽油机机型的有杆抽油的井，可初选抽油机抽油机机型的有杆抽油的井，可初选抽油机机型。对大部分有杆抽油的油井，抽油机不机型。对大部分有杆抽油的油井，抽油机不变，为已知。对于某一抽油机型号，设计内变，为已知。对于某一抽油机型号，设计内容有：泵型、泵径、冲程、冲次、泵深及相容有：泵型、泵径、冲程、冲次、泵深及相应的杆柱组合和材料，并预测相应抽汲参数应的杆柱组合和材料，并预测相应抽汲参数下的工况指标，包括载荷、应力、扭矩、功下的工况指标，包括载荷、应力、扭矩、功率、产量及电耗等。率、产量及电耗等。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （三）需要的基础资料（三）需要的基础资料 有有杆杆抽抽油油井井生生产产系系统统设设计计需需要要的的基基础础数数据据如如下：下： (1)井深，套管直径，油藏压力，油藏温度。井深，套管直径，油藏压力，油藏温度。 (2)油油、气气、水水密密度度，油油饱饱和和压压力力，地地面面脱脱气气原油粘度。原油粘度。 (3)含水率，套压，油压，生产气油比，设含水率，套压，油压，生产气油比，设计前油井的产量、流压计前油井的产量、流压(或动液面和泵深，或产或动液面和泵深，或产液指数液指数)。 抽油机节能、测试、热洗培训教（四）设计方法（四）设计方法 有杆抽油系统设计方法可分为不限定产量有杆抽油系统设计方法可分为不限定产量和给定产量两种情况下的设计。和给定产量两种情况下的设计。 1不限定产量时的设计，不限定产量时不限定产量时的设计，不限定产量时的设计实际上是在一定的设备条件下，寻求发的设计实际上是在一定的设备条件下，寻求发挥设备最大潜力的抽油设计方案，挥设备最大潜力的抽油设计方案， 此类设计一此类设计一般由专业技术经济管理人员进行般由专业技术经济管理人员进行,因而在此不再因而在此不再讲述。讲述。抽油机节能、测试、热洗培训教2给定产量时的设计给定产量时的设计这这是是根根据据油油井井的的配配产产任任务务，寻寻求求为为完完成成规规定定产产量量使使抽抽油油系系统统在在高高效效率率下下工工作作的的抽抽油油方方案案。其其核核心心是是确确定定合合理理的的抽抽汲汲参数。设计步骤与不限定产量时的主要不同点是：参数。设计步骤与不限定产量时的主要不同点是：(1)以规定的产量作为设计产量，不再先假定产量。以规定的产量作为设计产量，不再先假定产量。(2)进进行行杆杆柱柱设设计计时时，若若杆杆柱柱超超应应力力，则则应应选选高高强强度度杆杆或或重重新新确确定定能能满满足足规规定定的的抽抽汲汲参参数数组组合合(主主要要是是Dp、S、N)；若若最最后后仍仍无无法法满满足足，则则停停止止设设计计，说说明明配配产产不不合合理理，有有杆抽油方式无法实现配产任务。杆抽油方式无法实现配产任务。 (3)如如果果抽抽油油机机超超扭扭矩矩和和超超载载荷荷，则则可可更更换换大大型型抽抽油油机机，重新进行设计。重新进行设计。 (4)能够基本满足规定产量的抽汲参数可能会有多种组合，能够基本满足规定产量的抽汲参数可能会有多种组合，则应以系统的效率高、能耗低作为抽汲参数的选择依据。则应以系统的效率高、能耗低作为抽汲参数的选择依据。 抽油机节能、测试、热洗培训教 第三节第三节 抽油机抽油机-深井泵抽油系统工况分析深井泵抽油系统工况分析 油井生产分析的目的是了解油层生产能力、油井生产分析的目的是了解油层生产能力、设备能力以及它们的工作状况，为进一步制定设备能力以及它们的工作状况，为进一步制定合理的技术措施提供依据，使设备能力与油层合理的技术措施提供依据，使设备能力与油层能力相适应，充分发挥油层潜力，并使设备在能力相适应，充分发挥油层潜力，并使设备在高效率下正常工作，以保证油井高产量、高泵高效率下正常工作，以保证油井高产量、高泵效生产。效生产。 抽油机节能、测试、热洗培训教 抽油井分析应包括如下内容：抽油井分析应包括如下内容： (1)了了解解油油层层生生产产能能力力及及工工作作状状况况，分分析析是是否否已已发发挥挥了了油油层层潜潜力力，分分析析、判判断断油油层层不不正正常常工工作的原因。作的原因。 (2)了了解解设设备备能能力力及及工工作作状状况况，分分析析设设备备是是否否适适应应油油层层生生产产能能力力，了了解解设设备备潜潜力力，分分析析、判判断设备不正常的原因。断设备不正常的原因。 (3)分析检查措施效果。分析检查措施效果。 总起来说，有杆抽油系统工况分析就是分总起来说，有杆抽油系统工况分析就是分析油层工作状况及设备工作状况，以及它们之析油层工作状况及设备工作状况，以及它们之间的相互协调性。间的相互协调性。 抽油机节能、测试、热洗培训教 一、抽油机井的液面测试分析一、抽油机井的液面测试分析 （一）液面测试技术的发展（一）液面测试技术的发展 液液面面测测试试技技术术近近几几年年来来的的发发展展主主要要是是在在数数据据录录取取方方面面。其其基基本本的的测测试试原原理理没没有有本本质质的的变变化化。如测试的声仍然是开口子弹。如测试的声仍然是开口子弹。 普通的双声道回声仪采用的是将声波信号通普通的双声道回声仪采用的是将声波信号通过转换使仪器表笔发热，在恒速运动的记录纸上过转换使仪器表笔发热，在恒速运动的记录纸上记录波形信号，之后进行测试资料的解释。记录波形信号，之后进行测试资料的解释。 抽油机节能、测试、热洗培训教 目目前前的的液液面面测测试试是是将将声声波波信信号号转转换换为为电电信信号号，电电信信号号通通过过计计算算机机模模拟拟形形成成数数据据信信号号，并并存存贮贮在在测测试试仪仪器器之之内内，之之后后将将测测得得的的数数据据通通过过计计算算机机软软件件进进行行回回放放，并并进进行行解解释释。解解释释结结果果可可直直接接在在企企业业网网上上实实现现数数据据的的传传输输和和查阅。查阅。抽油机节能、测试、热洗培训教 （二）静液面、动液面及采油指数（二）静液面、动液面及采油指数 静静液液面面是是关关井井后后环环形形空空间间中中液液面面恢恢复复到到静静止止(与与地地层层压压力力相相平平衡衡)时时的的液液面面，可可以以用用从从井井口口算算起起的的深深度度LS表表示示其其位位置置，也也可可以以用用从从油油层层中中部部算算起起的的液液面面高高度度HS来来表表示示其其位位置置。与它相对应的井底压力就是油藏压力。与它相对应的井底压力就是油藏压力。 抽油机节能、测试、热洗培训教 动动液液面面是是油油井井生生产产时时油油套套环环形形空空间间的的液液面面。可可以以用用从从井井口口算算起起的的深深度度LF表表示示其其位位置置，亦亦可可用用从从油油层层中中部部算算起起的的高高度度HF来来表表示示其其位位置置。与与它它相相对对应应的的井井底底压压力力就就是是流流压压Pf。与与静静液液面面和和动动液液面面之之差差(即即H=HS-HF)相相对对应应的的压压力差即为生产压差。力差即为生产压差。 沉沉没没度度是是表表示示泵泵沉沉没没在在 动动液液面面以以下下的的深深度度，其其大大小小应应根根据据气气油油比比的的高高低低、原原油油进进泵泵所需的压头大小来定。所需的压头大小来定。抽油机节能、测试、热洗培训教 与自喷井不同的是抽油井一般都是通过液面的变化，与自喷井不同的是抽油井一般都是通过液面的变化，来反应井底压力的变化。因此，抽油井的流动方程多采用来反应井底压力的变化。因此，抽油井的流动方程多采用下式来表示：下式来表示： 式中式中 Q油井产量，油井产量，td； HS、LS 静液面的高度及深度，静液面的高度及深度，m； Hf、Lf动液面的高度及深度，动液面的高度及深度，m； K采油指数，采油指数，t/(dm)。 由上式可得：由上式可得： 抽油机节能、测试、热洗培训教 在测量液面时，套管压力往往不等于零，在测量液面时，套管压力往往不等于零， 这这样，在样，在 不同套压下测得的液面并不直接反映井底不同套压下测得的液面并不直接反映井底压力的高低。为了除套压影响，提出一个压力的高低。为了除套压影响，提出一个“折算折算液面液面”的概念。的概念。 式中式中 LJC折算动液面深度，折算动液面深度，m； LF在套压为在套压为PC时测得的动液面深度，时测得的动液面深度，m； PC测液面时的套管压力，测液面时的套管压力，MPa； g重力加速度，重力加速度，ms； 0环形空间中的原油密度，环形空间中的原油密度，kg/m3。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （四）液面位置的测量（四）液面位置的测量 抽抽油油井井的的液液面面采采用用回回声声仪仪来来测测量量，它它是是利利用用声声波波在在环环形形空空间间中中的的传传播播速速度度和和测测得得的的反反射射时时间间来来计算其位置：计算其位置： 式中式中 L液面深度，液面深度，m； v声波传播速度，声波传播速度，m/s； t声声波波从从井井口口到到液液面面后后再再返返回回到到井井口口所所需需要的时间，要的时间，s。抽油机节能、测试、热洗培训教 声波速度可以用不同的方法来确定。声波速度可以用不同的方法来确定。 1、有音标井、有音标井 为为了了确确定定音音速速，应应预预先先在在测测量量井井内内的的油油管管上上装装一一音音标标。音音标标位位置置应应在在液液面面以以根根据据已已知知的的音音标标深深度度和和测测得得的的音音标标反反射射所所需需时时间间t1就就可可确确定定声声速速v：将计算的速度代入计算公式即可得出：将计算的速度代入计算公式即可得出： 抽油机节能、测试、热洗培训教 2无音标井无音标井 有有些些井井预预先先没没有有下下音音标标或或无无法法下下音音标标，对对于于这这类类井井有有两两种确定音速的方法：种确定音速的方法： （1） 计算法计算法 根据波动理论和声学原理，利用气态方程，将声波在气体中根据波动理论和声学原理，利用气态方程，将声波在气体中的传播速度计算公式进行简化，其计算公式为：的传播速度计算公式进行简化，其计算公式为： 式中式中 V声波速度，声波速度，m/s； K绝热指数；绝热指数； T气体绝对温度，气体绝对温度，K； g0天然气相对密度天然气相对密度(标准状况下标准状况下)； Z气体压缩因子，在低压下一般取气体压缩因子，在低压下一般取1。 抽油机节能、测试、热洗培训教 根根据据实实据据测测得得的的液液面面曲曲线线，用用前前n根根油油管管长长度度，曲曲线线长长度度，液液面面波波深深度度、测测试试接接箍箍波波、液液面面波波的的时间来进行计算。时间来进行计算。 计算公式与有音标计算方法相同。计算公式与有音标计算方法相同。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （五五）含含水水井井油油水水界界面面及及工工作作制制度度与与含含水水的的关系关系 含水井正常抽油时，泵吸人口以上的油套含水井正常抽油时，泵吸人口以上的油套管环形空间流体不会发生流动。因此，油水由管环形空间流体不会发生流动。因此，油水由于密度差而发生重力分异，使泵吸人口以上的于密度差而发生重力分异，使泵吸人口以上的环形空间的液柱中不含水，而在吸人口以下为环形空间的液柱中不含水，而在吸人口以下为油水混合物。故正常抽汲时油水界面稳定在泵油水混合物。故正常抽汲时油水界面稳定在泵的吸入口处。的吸入口处。 抽油机节能、测试、热洗培训教 流动压力可近似地表示为：流动压力可近似地表示为： 式中式中 Pf流压，流压，MPa； H油层中部深度，油层中部深度，m； L泵挂深度，泵挂深度，m； hs沉没度，沉没度，m； g重力加速度，重力加速度，m/s2； LG井内液气混合物平均密度，井内液气混合物平均密度， kg/m3； o吸人口以上环形空间油柱平均密度，吸人口以上环形空间油柱平均密度，kg/m3； Pc套压，套压，MPa。抽油机节能、测试、热洗培训教 对于低气油比含水油井，可采用在泵下加深对于低气油比含水油井，可采用在泵下加深尾管的方法来降低流压，以提高产量。对于低含尾管的方法来降低流压，以提高产量。对于低含水、高气油比的油井水、高气油比的油井(除带喷井外除带喷井外)， 加深尾管会加深尾管会降低泵的充满系数，因为进入尾管后从油中分出降低泵的充满系数，因为进入尾管后从油中分出的气体将全部进入泵内。的气体将全部进入泵内。 抽油机节能、测试、热洗培训教 二、地面示功图分析二、地面示功图分析 示功图是由载荷随位移的变化关系曲线所示功图是由载荷随位移的变化关系曲线所构成的封闭曲线图。表示悬点载荷与位移关系构成的封闭曲线图。表示悬点载荷与位移关系的示功图称为地面示功图或光杆示功图。在实的示功图称为地面示功图或光杆示功图。在实际工作中是以实测地面示功图作为分析深井泵际工作中是以实测地面示功图作为分析深井泵工作状况的主要依据。由于抽油井的情况较为工作状况的主要依据。由于抽油井的情况较为复杂，在生产过程中，深井泵将受到制造质量、复杂，在生产过程中，深井泵将受到制造质量、安装质量以及砂、蜡、水、气、稠油和腐蚀等安装质量以及砂、蜡、水、气、稠油和腐蚀等多种因素的影响，所以，实测示功图有时奇形多种因素的影响，所以，实测示功图有时奇形怪状，各不相同。为了能正确分析和解释示功怪状，各不相同。为了能正确分析和解释示功图，常常需要以绘制理论示功图为基础。图，常常需要以绘制理论示功图为基础。 抽油机节能、测试、热洗培训教 C （一）理论示功图及其分析（一）理论示功图及其分析ABDSP 以以悬悬点点位位移移为为横横坐坐标标，悬悬点点载载荷荷为为纵纵坐坐标标作作出出的的静静载载荷荷作作用用下下的的理理论论示示功功图如图所示。图如图所示。 在下死点在下死点A处的悬点静载荷为处的悬点静载荷为W/r，上冲程开始后液柱载荷，上冲程开始后液柱载荷W/l 逐渐加逐渐加在柱塞上，并引起抽油杆柱和油管柱在柱塞上，并引起抽油杆柱和油管柱的变形，载荷加完之后，停止变形。的变形，载荷加完之后，停止变形。从从B点悬点以不变的静载荷点悬点以不变的静载荷(W/r+W/l)上行至上死点上行至上死点C。 从上死点开始下行后，由于抽油杆柱和油管柱的弹性，从上死点开始下行后，由于抽油杆柱和油管柱的弹性，液柱载荷液柱载荷W/l逐渐地由柱塞转移到油管上，故悬点逐渐卸载。逐渐地由柱塞转移到油管上，故悬点逐渐卸载。在在D点卸载完毕，悬点以固定的静载荷继续下行至点卸载完毕，悬点以固定的静载荷继续下行至A点。点。 抽油机节能、测试、热洗培训教 这样，在静载荷作用下的悬点理论示功图为这样，在静载荷作用下的悬点理论示功图为平行四边形平行四边形ABCD。ABC为上冲程的静载荷变化为上冲程的静载荷变化线。线。AB为加载线，为加载线， 加载过程中，游动阀和固定加载过程中，游动阀和固定阀同时处于关闭状态；阀同时处于关闭状态； 由于在由于在B点加载完毕，变点加载完毕，变形结束，柱塞与泵筒开始发生相对位移，固定阀形结束，柱塞与泵筒开始发生相对位移，固定阀也就开始打开而吸入液体。也就开始打开而吸入液体。 故故 B C为吸入过程，为吸入过程，在此过程中游动阀处于关闭状态。在此过程中游动阀处于关闭状态。 由于在由于在D点卸点卸载完毕，变形结束，载完毕，变形结束， 柱塞与泵筒发生向下的相对柱塞与泵筒发生向下的相对位移，位移， 游动阀被顶开而开始排出液体。故游动阀被顶开而开始排出液体。故DA为为排出过程，排出过程， 排出过程中固定阀处于关闭状态。排出过程中固定阀处于关闭状态。 抽油机节能、测试、热洗培训教 (二二)典型示功图分析典型示功图分析 典型示功图是指某一因素的影响十分明典型示功图是指某一因素的影响十分明显，其形状代表了该因素影响下的基本特征显，其形状代表了该因素影响下的基本特征的示功图。在实际情况下，虽然有多种因素的示功图。在实际情况下，虽然有多种因素影响示功图的形状，但总有其主要因素，所影响示功图的形状，但总有其主要因素，所以，示功图的形状也就反映着主要因素影响以，示功图的形状也就反映着主要因素影响下的特征。下的特征。 抽油机节能、测试、热洗培训教 1、气体和充不满对示功图的影响、气体和充不满对示功图的影响 由于在下冲程末余隙内还残存由于在下冲程末余隙内还残存一定数量的溶解气和压缩气，上冲一定数量的溶解气和压缩气，上冲程开始后泵内压力因气体的膨胀而程开始后泵内压力因气体的膨胀而不能很快降低，使吸人阀打开滞后，不能很快降低，使吸人阀打开滞后，加载变慢。余隙越大，残存的气量加载变慢。余隙越大，残存的气量越多，泵口压力越低，则吸入阀打越多，泵口压力越低，则吸入阀打开滞后得越多。开滞后得越多。 下冲程时，气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，使排下冲程时，气体受压缩，泵内压力不能迅速提高，使排出阀滞后打开，卸载变慢。泵的余隙越大，进入泵内的气量出阀滞后打开，卸载变慢。泵的余隙越大，进入泵内的气量越多，示功图的越多，示功图的“刀把刀把”越明显。当进泵气量很大而沉没压越明显。当进泵气量很大而沉没压力很低时，泵内气体处于反复压缩和膨胀状态，吸入和排出力很低时，泵内气体处于反复压缩和膨胀状态，吸入和排出阀处于关闭状态，出现阀处于关闭状态，出现“气锁气锁”，但气锁会因沉没压力升高，但气锁会因沉没压力升高而自动解除。而自动解除。 抽油机节能、测试、热洗培训教 当沉没度过小供液当沉没度过小供液不足使液体不能充满工不足使液体不能充满工作筒时，充不满的图形作筒时，充不满的图形特点是下冲程中悬点载特点是下冲程中悬点载荷不能立即减小，只有荷不能立即减小，只有当柱塞遇到液面时，才当柱塞遇到液面时，才迅速卸载。迅速卸载。 所以，卸载线较气体影响的卸载线陡而直。有所以，卸载线较气体影响的卸载线陡而直。有时，当柱塞碰到液面时，振动载荷线会出现波浪。时，当柱塞碰到液面时，振动载荷线会出现波浪。快速抽汲时往往因撞击液面而发生较大的冲击载荷，快速抽汲时往往因撞击液面而发生较大的冲击载荷，使图形变形得很厉害。使图形变形得很厉害。 抽油机节能、测试、热洗培训教 2、游动凡尔漏失游动凡尔漏失 上冲程时，泵内压力降低，柱塞两端产生压差，使柱塞上冲程时，泵内压力降低，柱塞两端产生压差，使柱塞上面的液体经排出部分的不严密处上面的液体经排出部分的不严密处(阀及柱塞与衬套的间隙阀及柱塞与衬套的间隙)漏到柱塞下部的工作筒内，漏失速度随柱塞下面压力的减小漏到柱塞下部的工作筒内，漏失速度随柱塞下面压力的减小而增大。由于漏失到柱塞下面的液体有向上的而增大。由于漏失到柱塞下面的液体有向上的“顶托顶托”作用，作用，所以悬点载荷不能及时上升到最大值，使加载缓慢，随着悬所以悬点载荷不能及时上升到最大值，使加载缓慢，随着悬点运动的加快，点运动的加快，“顶托顶托”作用相对减小，直到桂塞上行速度作用相对减小，直到桂塞上行速度大于漏失速度的瞬间，悬点载荷达到最大静载荷。大于漏失速度的瞬间，悬点载荷达到最大静载荷。 当当柱柱塞塞继继续续上上行行到到后后半半冲冲程程时时，因因活活塞塞上上行行速速度度又又逐逐渐渐减减慢慢。在在柱柱塞塞速速度度小小于于漏漏失失速速度度瞬瞬间间又又出出现现了了漏漏失失液液体体的的“顶托顶托”作用，使悬点负荷提前卸载。作用，使悬点负荷提前卸载。 当漏失量很大时，由于漏失液体对当漏失量很大时，由于漏失液体对柱塞的柱塞的“顶托顶托”作用很大，上冲程载荷作用很大，上冲程载荷远低于最大载荷，吸人阀始终是关闭的，远低于最大载荷，吸人阀始终是关闭的，泵的排量等于零泵的排量等于零 抽油机节能、测试、热洗培训教 3 、固定凡尔漏失、固定凡尔漏失 下下冲冲程程开开始始后后，由由于于固固定定凡凡尔尔漏漏失失，泵泵内内压压力力不不能能及及时时提提高高而而延延缓缓了了卸卸载载过过程程，同同时时使使排排出出阀阀不能及时打开。不能及时打开。 当柱塞速度大于漏失速度后，当柱塞速度大于漏失速度后，泵内压力提高到大于液柱压力，泵内压力提高到大于液柱压力，将游动凡尔打开而卸去液柱载荷。将游动凡尔打开而卸去液柱载荷。 下下冲冲程程的的后后半半冲冲程程中中因因柱柱塞塞速速度度减减小小，当当小小于于漏漏失失速速度度时时，泵内压力降低使游动凡尔提前关闭，悬点提前加载。泵内压力降低使游动凡尔提前关闭，悬点提前加载。 由由于于固固定定凡凡尔尔的的漏漏失失而而造造成成游游动动凡凡尔尔打打开开滞滞后后和和提提前前关关闭闭，活塞的有效排出冲程活塞的有效排出冲程spa减小，泵效下降。减小，泵效下降。 当固定凡尔严重漏失时，游动凡尔一直不能打开，悬点当固定凡尔严重漏失时，游动凡尔一直不能打开，悬点不能卸载。不能卸载。 抽油机节能、测试、热洗培训教 吸入部分和排出部分同时漏失时的示功图吸入部分和排出部分同时漏失时的示功图是分别漏失时的图形的叠合，近似于椭圆形。是分别漏失时的图形的叠合，近似于椭圆形。 抽油机节能、测试、热洗培训教 4、带喷井的示功图、带喷井的示功图对对于于具具有有一一定定自自喷喷能能力力的的抽抽油油井井，抽抽汲汲实实际际上上只只起起诱诱喷喷和和助助喷喷作作用用。在在抽抽汲汲过过程程中中，游游动动阀阀和和固固定定阀阀处处于于同同时时打打开开状状态态，液液柱柱载载荷荷基基本本加加不不到到悬悬点点。示示功功图图的的位位置置和和载载荷荷变变化化的的大大小小取取决决于于喷喷势势的的强强弱弱及及抽汲液体的粘度。抽汲液体的粘度。抽油机节能、测试、热洗培训教 5、抽油杆断脱、抽油杆断脱 抽油杆断脱后的悬点载荷实抽油杆断脱后的悬点载荷实际上是断脱点以上的抽油杆柱重际上是断脱点以上的抽油杆柱重量，只是由于摩擦力的作用，才量，只是由于摩擦力的作用，才使上、下载荷线不重合。图形的使上、下载荷线不重合。图形的位置取决于断脱点的位置。抽油位置取决于断脱点的位置。抽油杆柱的断脱位置可根据下式来估杆柱的断脱位置可根据下式来估算：算： 式中式中 L自井口算起的断脱点位置，自井口算起的断脱点位置，m； C动力仪力比，动力仪力比，N/ m m h示功图中线至基线的距离，示功图中线至基线的距离，mm； qr每米抽油杆柱的质量，每米抽油杆柱的质量，kg/m； b抽油杆在液体中的失重系数；抽油杆在液体中的失重系数； g重力加速度，重力加速度，m/s2。 抽油机节能、测试、热洗培训教 6、其它情况、其它情况 油井结蜡及出砂和活塞在泵筒中下入位置不油井结蜡及出砂和活塞在泵筒中下入位置不当，都会反映在示功图上当，都会反映在示功图上 结蜡井功图结蜡井功图 脱出工作筒功图脱出工作筒功图 碰泵功图。碰泵功图。 抽油机节能、测试、热洗培训教 第四节第四节 抽油机井系统效率及节能技术抽油机井系统效率及节能技术 抽油机井的耗能占全厂总能耗的三分之一抽油机井的耗能占全厂总能耗的三分之一以上，是全厂能耗占有比例最大的一个部份，以上，是全厂能耗占有比例最大的一个部份，因而采取节能降耗技术措施，提高机采井系统因而采取节能降耗技术措施，提高机采井系统效率是降低我厂维护成本，实现油田可持续发效率是降低我厂维护成本，实现油田可持续发展的重要手段，这与每一名员工的切身利益息展的重要手段，这与每一名员工的切身利益息息相关。息相关。 抽油机节能、测试、热洗培训教 系统效率，顾名思义就系统效率，顾名思义就是系统的工作效率。机采井是系统的工作效率。机采井的系统工作效率就是机采井的系统工作效率就是机采井的系统效率。的系统效率。一、系统效率一、系统效率抽油机节能、测试、热洗培训教 以以抽抽油油机机井井为为例例，抽抽油油机机井井的的系系统统效效率率主主要要是是由由以以下下工工作作效效率率组组成成：一一是是电电机机的的工工作作效效率率；二二是是皮皮带带传传动动效效率率；三三是是减减速速箱箱的的传传动动效效率率；四四是是四四连连杆杆机机构构的的传传动动效效率率；五五是是抽抽油油杆杆传动效率；六是抽油泵的工作效率。传动效率；六是抽油泵的工作效率。抽油机节能、测试、热洗培训教 由于上述各个部份均起到传递能量的作由于上述各个部份均起到传递能量的作用，因而在计算过程中，可以用能量的形式用，因而在计算过程中，可以用能量的形式来加以表达。将电机工作效率定义为来加以表达。将电机工作效率定义为电电，则则电电的表达式为：的表达式为：抽油机节能、测试、热洗培训教 将皮带传动效率定义为将皮带传动效率定义为皮带皮带，则，则皮带皮带的表达的表达式为：式为： 将减速箱传动效率定义为将减速箱传动效率定义为减速箱减速箱，则，则减速箱减速箱的的表达式为：表达式为： 抽油机节能、测试、热洗培训教 将抽油泵工作效率定义为将抽油泵工作效率定义为抽油泵抽油泵，则则抽油泵抽油泵的表达式为：的表达式为： 抽油机井的系统效率为各部份工作抽油机井的系统效率为各部份工作效率（传动效率）之积效率（传动效率）之积 抽油机节能、测试、热洗培训教 抽油机井系统效率的表达式为抽油机井系统效率的表达式为 其中的其中的W抽油泵抽油泵是指抽油泵在举升液体是指抽油泵在举升液体时所做的功，可以用下式表达：时所做的功，可以用下式表达：抽油机节能、测试、热洗培训教 将四连杆机构传动效率定义为将四连杆机构传动效率定义为四连杆四连杆，则，则其表达式为：其表达式为： 将抽油杆传动效率定义为将抽油杆传动效率定义为抽油杆抽油杆，则其表，则其表达式为：达式为： 抽油机节能、测试、热洗培训教 将抽油泵工作效率定义为将抽油泵工作效率定义为抽油泵抽油泵，则则抽油泵抽油泵的表达式为：的表达式为： 抽油机井的系统效率为各部份工作抽油机井的系统效率为各部份工作效率（传动效率）之积效率（传动效率）之积 抽油机节能、测试、热洗培训教 抽油机井系统效率的表达式抽油机井系统效率的表达式为为 其中的其中的W抽油泵抽油泵是指抽油泵在举升液体是指抽油泵在举升液体时所做的功，可以用下式表达：时所做的功，可以用下式表达：抽油机节能、测试、热洗培训教式中：式中：Q油井日产液量油井日产液量 N H液体的被举升高度，简称举升高液体的被举升高度，简称举升高度度 米米 由于我们现场上被实际测得的是抽油机由于我们现场上被实际测得的是抽油机井的动液面深度，并且动液面的深度受套压井的动液面深度，并且动液面的深度受套压的直接影响，同时井口还有一定的压力（称的直接影响，同时井口还有一定的压力（称为油压或回压）。因而需对举升高度进行计为油压或回压）。因而需对举升高度进行计算。算。 抽油机节能、测试、热洗培训教式中：式中：H动动机采井的动液面深度，米机采井的动液面深度，米 液液混合液比重混合液比重 混合液的密度由以下公式确定：混合液的密度由以下公式确定： 计算公式如下：计算公式如下： 抽油机节能、测试、热洗培训教 但由于工程单位制与国际单制之但由于工程单位制与国际单制之间的差别，需要将系统效率计算公式间的差别，需要将系统效率计算公式进行统一单位，以适合我们目前最为进行统一单位，以适合我们目前最为常用的计量单位的使用。常用的计量单位的使用。 能量的最基本单位为焦耳（能量的最基本单位为焦耳（J），），目前在工程单位制中最为常用的单位目前在工程单位制中最为常用的单位是吨、米、是吨、米、KW，因此要换算成牛，因此要换算成牛顿（顿（N）、米。）、米。 抽油机节能、测试、热洗培训教 换算关系为：换算关系为： 1吨吨=9800 N 1KW=3600000 J/H 将功率换算为日耗电量，则需将功率将功率换算为日耗电量，则需将功率值乘以值乘以24。 将上述换算关系代入系统效率计算公将上述换算关系代入系统效率计算公式，可得出如下公式：式，可得出如下公式： 抽油机节能、测试、热洗培训教 抽油机井系统效率的影响因抽油机井系统效率的影响因素及提高系统效率的手段素及提高系统效率的手段 1、影响系统效率的因素、影响系统效率的因素 从公式上看，系统效率与产液量、举升从公式上看，系统效率与产液量、举升高度之积成正比，与电机消耗功率成反比。高度之积成正比，与电机消耗功率成反比。换句话就是，产液量越高、动液面越深，系换句话就是，产液量越高、动液面越深，系统效率越高；耗电量越小，系统效率越高。统效率越高；耗电量越小，系统效率越高。抽油机节能、测试、热洗培训教 但但是是，三三者者之之间间有有一一定定的的影影响响。假假如如：两两口口在在原原油油物物性性一一致致的的条条件件下下，两两口口井井下下泵泵深深度度、泵泵径径与与产产液液量量均均相相同同，动动液液面面越越高高，耗耗电电量量越越小小；如如果果两两口口井井动动液液面面高高度度相相同同时时，则产液量越大，耗电量越大。，则产液量越大，耗电量越大。抽油机节能、测试、热洗培训教 从油田生产技术管理角度上从油田生产技术管理角度上看，影响系统效率的因素主要看，影响系统效率的因素主要有如下五个方面：有如下五个方面： 抽油机节能、测试、热洗培训教一是原油物性的影响一是原油物性的影响 原油组分中，如果重质含量（指胶质、原油组分中，如果重质含量（指胶质、沥青质和蜡质）含量越高，举升液体过程中沥青质和蜡质）含量越高，举升液体过程中需要克服的摩擦阻力越大，电机的耗电量也需要克服的摩擦阻力越大，电机的耗电量也就越大。在各种条件相同的情况下，这种井就越大。在各种条件相同的情况下，这种井的系统效率也就越低。的系统效率也就越低。抽油机节能、测试、热洗培训教二是泵况的影响二是泵况的影响 泵况好的井与泵况差的井在耗电量上尽泵况好的井与泵况差的井在耗电量上尽管有差距，但耗电量的减小是不与泵漏失量管有差距，但耗电量的减小是不与泵漏失量成比例关系的，同时由于泵况变差，油井的成比例关系的，同时由于泵况变差，油井的产液量下降动液面上升，致使产液量与举升产液量下降动液面上升，致使产液量与举升高度之积变小，系统效率下降，有时系统效高度之积变小，系统效率下降，有时系统效率可能降至为零。因而泵况好的井系统效率率可能降至为零。因而泵况好的井系统效率高于泵况差的井。高于泵况差的井。抽油机节能、测试、热洗培训教三是与抽油机本身的工作状况有关三是与抽油机本身的工作状况有关 如平衡状况、润滑状况、对中状况如平衡状况、润滑状况、对中状况等等，这通常是指抽油机井的等等，这通常是指抽油机井的“五率五率”。上述的工作状况越好，能耗将越低，系上述的工作状况越好，能耗将越低，系统效率将越高。统效率将越高。抽油机节能、测试、热洗培训教四是与电机本身有关四是与电机本身有关 从理论上讲，将一定量的液体从井底举从理论上讲，将一定量的液体从井底举升到地面，所消耗的能量将会是一定的，但升到地面，所消耗的能量将会是一定的，但是，电机实际消耗的功率将会远远大于这一是，电机实际消耗的功率将会远远大于这一能量。主要原因除去各运转部的工作效率的能量。主要原因除去各运转部的工作效率的影响之外，有两个方面，一是电机本身将会影响之外，有两个方面，一是电机本身将会消耗一部份能量，这一部份的能量起到为电消耗一部份能量，这一部份的能量起到为电机运转的励磁作用；二是电机有一部份空载机运转的励磁作用；二是电机有一部份空载能量消耗。能量消耗。抽油机节能、测试、热洗培训教五是与油层的供液状况、工作参数有关五是与油层的供液状况、工作参数有关 抽油泵泵径选择的合理，地面参数选择抽油泵泵径选择的合理，地面参数选择的合理，抽油泵下入深度也非常合理，不仅的合理，抽油泵下入深度也非常合理，不仅能够保证油层与抽油泵之间供采平衡，同时能够保证油层与抽油泵之间供采平衡，同时会得到较高的系统效率。如果各种参数都不会得到较高的系统效率。如果各种参数都不合理的，将出现供大于采或采大于供情况，合理的，将出现供大于采或采大于供情况，前者会导致产液量相对偏低，举升高度相对前者会导致产液量相对偏低，举升高度相对偏小，系统效率较低。后者尽管有较高的产偏小，系统效率较低。后者尽管有较高的产液量，但出现供液不足的状况，致使能耗很液量，但出现供液不足的状况，致使能耗很大，系统效率也会较低。大，系统效率也会较低。抽油机节能、测试、热洗培训教 一是可以采取向套管内加入降粘化学药一是可以采取向套管内加入降粘化学药剂的方法。剂的方法。二是好泵况分析、检泵恢复的工作。二是好泵况分析、检泵恢复的工作。 三是认真做好抽油机井的三是认真做好抽油机井的“五率五率”调整。调整。2、提高系统效率的方法、提高系统效率的方法五个方面五个方面抽油机节能、测试、热洗培训教 四是相应采取一些节能技术措施。如四是相应采取一些节能技术措施。如更换节能型电机、节能型控制箱等方法减更换节能型电机、节能型控制箱等方法减小电机的空载能量消耗。小电机的空载能量消耗。 五是相应的变换工作参数的方法。对五是相应的变换工作参数的方法。对于高液面的抽油机井，可以采取换大泵径、于高液面的抽油机井，可以采取换大泵径、上提泵挂等方法；对于地面抽汲参数偏大上提泵挂等方法；对于地面抽汲参数偏大的井，可以采取换大泵径下调参数的方法；的井，可以采取换大泵径下调参数的方法；对于供液条件不好的井，可以采取换小泵对于供液条件不好的井，可以采取换小泵径、下调参数的方法。径、下调参数的方法。2、提高系统效率的方法、提高系统效率的方法五个方面五个方面抽油机节能、测试、热洗培训教 二、抽油机井节能技术二、抽油机井节能技术 抽油机抽油机-深井泵举升本身是一种耗能的举深井泵举升本身是一种耗能的举升工艺，由于抽油机升工艺，由于抽油机-深井泵举升过程中由于深井泵举升过程中由于悬点载荷呈周期性变化，悬点载荷的不均匀性，悬点载荷呈周期性变化，悬点载荷的不均匀性，必然导致在其能耗过程中表现出了一定的特殊必然导致在其能耗过程中表现出了一定的特殊性。正是由于这种特殊性，也为抽油机井实施性。正是由于这种特殊性，也为抽油机井实施节能降耗带来了一定的前提条件，也可以肯定节能降耗带来了一定的前提条件，也可以肯定地说，目前抽油机井节能措施无不针对其能耗地说，目前抽油机井节能措施无不针对其能耗的特殊性而采取的。的特殊性而采取的。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （一）抽油机的电能消耗的特点（一）抽油机的电能消耗的特点 一一是是其其能能耗耗的的不不均均衡衡性性。平平衡衡效效果果好好，其其不不均均衡衡性性表表现现差差，平平衡衡越越不不好好，不不均均衡衡衡衡性性表表现越强，甚至会出现上下冲程能耗比值为负；现越强，甚至会出现上下冲程能耗比值为负； 二二是是表表现现为为平平均均有有功功功功率率与与电电机机额额定定功功率率比比值值较较低低的的特特点点。这这主主要要是是由由于于抽抽油油在在启启动动时时需需要要较较大大的的转转矩矩，因因而而在在选选择择抽抽油油机机电电机机时时，额定功率选择较大。额定功率选择较大。 三三是是表表现现为为常常规规电电机机的的低低功功率率因因数数特特点点。产产生生的的原原因因有有二二：一一是是电电机机的的利利用用率率较较低低；二二是是感性负荷表现强烈。感性负荷表现强烈。抽油机节能、测试、热洗培训教 （二）节能技术（二）节能技术 抽油机井节能技术主要有三大类：抽油机井节能技术主要有三大类： 一一是是提提高高功功率率因因数数类类。如如电电容容补补偿偿、永永磁磁电机。电机。 二二是是提提高高电电机机功功率率利利用用率率类类。如如高高转转差差电电机、多速电机、机、多速电机、Y-转换控制箱。转换控制箱。 三是改善电机消耗功率不均衡类。主要三是改善电机消耗功率不均衡类。主要是液力藕合器、离合器等。是液力藕合器、离合器等。 抽油机节能、测试、热洗培训教 1、电容补偿及补偿量的计算、电容补偿及补偿量的计算 电电容容补补偿偿采采用用的的是是与与并并联联电电力力电电容容补补偿偿无无功功功功率率。利利用用电电容容电电流流与与电电感感电电流流相相位位相相反反的的作作用抵消电感电流，从而提高功率因素。用抵消电感电流，从而提高功率因素。 电容补偿一是降低了抽油机电机工作时的电容补偿一是降低了抽油机电机工作时的无功功率，使功率因素提高；二是电容补偿降无功功率，使功率因素提高；二是电容补偿降低了电机的工作电流，从而减小了线路及用电低了电机的工作电流，从而减小了线路及用电设备（电机）的发热损失。设备（电机）的发热损失。 抽油机节能、测试、热洗培训教 电容补偿量的计算一般由下式确定：电容补偿量的计算一般由下式确定： 式中：式中：P最大负荷日平均有功功率，最大负荷日平均有功功率，kw； tg1、tg2补偿前后功率因数角的正切值；补偿前后功率因数角的正切值； cos1、cos2补偿前后功率因数值；补偿前后功率因数值； Qc补偿电容容量，补偿电容容量，kvar。 抽油机节能、测试、热洗培训教 2、节能电机的种类及节能原理、节能电机的种类及节能原理 目前油田为常用的节能电机主要有三类，目前油田为常用的节能电机主要有三类，即：高转差电机、双功率电机、永磁电机。即：高转差电机、双功率电机、永磁电机。 （1）高转差电机）高转差电机 目前应用的高转差电机均为引进技术。一是美国目前应用的高转差电机均为引进技术。一是美国技术；二是俄罗斯技术。两种技术特别有着本质的区技术；二是俄罗斯技术。两种技术特别有着本质的区别。别。 抽油机节能、测试、热洗培训教 美美国国技技术术着着重重从从解解决决电电机机的的散散热热问问题题角角度度来来提提高高电电机机的的转转差差率率。使使用用的的材材料料是是铝铝合合金金材材料料，它它利利用用铝铝合合金金材材料料的的散散热热能能力力强强的的特特点点提提高高电电机机的的转转差差率率。CJT系系列列高高转转差差电电机机是是这这一一技技术术的代表产品。的代表产品。 俄罗斯技术着重从提高电机绕组的绝缘等俄罗斯技术着重从提高电机绕组的绝缘等级，实现提高电机搞高温性提高电机的转差率。级，实现提高电机搞高温性提高电机的转差率。YCCH系列电机是这一技术的代表产品。系列电机是这一技术的代表产品。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （2）多速电机）多速电机 该电机主要是通过设计电机定子，在定子该电机主要是通过设计电机定子，在定子中安装两套不同极对数的定子绕组，并结合高中安装两套不同极对数的定子绕组，并结合高转差电机的设计特点，通过提高定子绕组的绝转差电机的设计特点，通过提高定子绕组的绝缘等级，使电机实现了双速、双功率、高转差缘等级，使电机实现了双速、双功率、高转差的技术特点，从而实现了节能的效果。从节能的技术特点，从而实现了节能的效果。从节能机理上主要有两点，一是具备的高转差的节能机理上主要有两点，一是具备的高转差的节能技术特点；二是具备了通过自动调整接线方式技术特点；二是具备了通过自动调整接线方式实现双速（双功率）运行的特点，揭高了电机实现双速（双功率）运行的特点，揭高了电机的功率利用率。的功率利用率。 抽油机节能、测试、热洗培训教 3、节能配电箱的种类及节能原理、节能配电箱的种类及节能原理 节能配电箱主流产品有三大类：一类是节能配电箱主流产品有三大类：一类是实现自动调节电机工作电压的配电箱；另一实现自动调节电机工作电压的配电箱；另一类是实现自动调整电机接线方式变换电机工类是实现自动调整电机接线方式变换电机工作功率；第三类是实现自动无功补偿的配电作功率；第三类是实现自动无功补偿的配电箱。箱。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （1）自动调节电机工作电压的原理）自动调节电机工作电压的原理 该技术是利用跟踪电路，对电机的工作电该技术是利用跟踪电路，对电机的工作电流进行跟踪，并通过控制电路，控制主回路中流进行跟踪，并通过控制电路，控制主回路中的大功率晶体管（即可控硅）的导通角，实现的大功率晶体管（即可控硅）的导通角，实现大电流工作时导通角大，工作电压大；小电流大电流工作时导通角大，工作电压大；小电流工作时导通角小，工作电压小。由此实现电机工作时导通角小，工作电压小。由此实现电机在不同负荷条件下工作电压的自动控制，从而在不同负荷条件下工作电压的自动控制，从而实现节能的目的。实现节能的目的。 抽油机节能、测试、热洗培训教 该该技技术术的的特特点点是是，实实现现电电机机工工作作电电压压的的自自动动控控制制，并并且且直直接接受受到到接接线线方方式式的的限限制制。其其节节能能效效果果也也受受到到产产品品的的一一个个重重要要指指标标的的限限制制，即即：动动态态响响应应时时间间。动动态态响响应应时时间间越越短短，跟跟踪踪调调压压的效果就越好，节能效果就越显著。的效果就越好，节能效果就越显著。 但该技术在应用过程中有可以出现涌流现但该技术在应用过程中有可以出现涌流现象，即有可能产生高压二次谐波，从而对供电象，即有可能产生高压二次谐波，从而对供电电网造成污染。电网造成污染。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （2）自动调整电机接线方式）自动调整电机接线方式 Y-转换的额定功率比为转换的额定功率比为1：1.732。 目目前前采采用用的的控控制制方方法法与与自自动动调调节节电电机机工工作作电电压压的的原原理理基基本本相相似似，它它是是通通过过对对电电流流的的跟跟踪踪，待待启启动动过过程程结结束束（这这段段时时间间电电机机的的启启动动电电流流较较正正常常工工作作电电流流高高于于2倍倍左左右右），工工作作电电流流恢恢复复时时，利利用用控控制制技技术术直直接接将将电电机机接接线线方方式式进进行行变变换。换。抽油机节能、测试、热洗培训教 （3）自动无功补偿）自动无功补偿 自动无功补偿技术也称为动态无功补偿技自动无功补偿技术也称为动态无功补偿技术。该技术是将电容补偿技术与自动调节电机术。该技术是将电容补偿技术与自动调节电机工作电压技术两者结合的产物。该技术是利用工作电压技术两者结合的产物。该技术是利用跟踪电路，对电机的工作电流进行跟踪，并通跟踪电路，对电机的工作电流进行跟踪，并通过控制电路，控制并联回路中的大功率晶体管过控制电路，控制并联回路中的大功率晶体管（即可控硅）的导通角，实现大电流工作时导（即可控硅）的导通角，实现大电流工作时导通角小，电容补偿量大；大电流工作时导通角通角小，电容补偿量大；大电流工作时导通角小，电容补偿量小。由此实现电机在不同负荷小，电容补偿量小。由此实现电机在不同负荷条件下电容补偿量的自动控制，从而实现节能条件下电容补偿量的自动控制，从而实现节能的目的。的目的。 抽油机节能、测试、热洗培训教 4、其它节能技术、其它节能技术 其它节能技术中主要介绍液力藕合器、离合其它节能技术中主要介绍液力藕合器、离合器的工作原理。其实这两种技术的工作原理相同，器的工作原理。其实这两种技术的工作原理相同，就是改善电机消耗功率不均衡。不同点是前者安就是改善电机消耗功率不均衡。不同点是前者安装在电机的输出端，后者安装在抽油机减速箱的装在电机的输出端，后者安装在抽油机减速箱的输入端，取代大带轮。输入端，取代大带轮。 抽油机节能、测试、热洗培训教 其原理是电机启动后，液力藕合器或离其原理是电机启动后，液力藕合器或离合器开始积蓄能量，当积蓄的能量足够大时，合器开始积蓄能量，当积蓄的能量足够大时，便释放能量帮助电机带动了抽油机减速箱齿便释放能量帮助电机带动了抽油机减速箱齿轮旋转，实现了电机的软起动。在抽油机动轮旋转，实现了电机的软起动。在抽油机动转过程中，当负荷小时，液力藕合器或离合转过程中，当负荷小时，液力藕合器或离合器积蓄能量，当负荷大时释放能量，从而使器积蓄能量，当负荷大时释放能量，从而使电机工作在负荷较为均衡的工作条件之下，电机工作在负荷较为均衡的工作条件之下，从而实现节能。从而实现节能。 抽油机节能、测试、热洗培训教 第五节第五节 抽油机井的清防蜡抽油机井的清防蜡 石油主要是由各种组份的烃（碳氢化合物）石油主要是由各种组份的烃（碳氢化合物）组成的多组份混合物溶液。各种组份的烃的相组成的多组份混合物溶液。各种组份的烃的相态随着其所处的状态（温度和压力）不同而变态随着其所处的状态（温度和压力）不同而变化，呈现出液相、气相和固相。其中的固相物化，呈现出液相、气相和固相。其中的固相物质主要是碳原子数为质主要是碳原子数为16-64的烷烃（即的烷烃（即C16H34-C64H130），这种物质叫石蜡。），这种物质叫石蜡。 抽油机节能、测试、热洗培训教 石石蜡蜡在在油油藏藏条条件件下下一一般般处处于于溶溶解解状状态态，随随着着温温度度的的降降低低其其在在原原油油中中的的溶溶解解度度降降低低，同同时时油油越越轻轻对对蜡蜡的的溶溶解解能能力力越越强强。对对于于溶溶有有一一定定量量石石蜡蜡的的原原油油，在在开开采采过过程程中中，随随温温度度、压压力力的的降降低低和和气气体体的的析析出出，溶溶解解的的石石蜡蜡便便以以结结晶晶体体析析出出、长长大大、聚聚集集和和沉沉积积在在管管壁壁等等固固相相表表面面上上，即即出出现现所所谓谓的的结蜡现象。结蜡现象。 油井结蜡一方面影响着流体举升的过流断面，油井结蜡一方面影响着流体举升的过流断面，增加流动阻力；另一方面影响着抽油设备的正常增加流动阻力；另一方面影响着抽油设备的正常工作。因此，防蜡和清蜡是含蜡原油开采中需要工作。因此，防蜡和清蜡是含蜡原油开采中需要解决的重要问题。解决的重要问题。 抽油机节能、测试、热洗培训教 一、影响结蜡的因素一、影响结蜡的因素 影响结蜡的因素主要原因有四个方面，即：影响结蜡的因素主要原因有四个方面，即：原油的组份（包括蜡、胶质、沥青质的含量）、原油的组份（包括蜡、胶质、沥青质的含量）、油井的开采条件（压力、温度、油气比和产量）油井的开采条件（压力、温度、油气比和产量）、原油中的杂质（泥、砂、水等）以及沉积表、原油中的杂质（泥、砂、水等）以及沉积表面的粗糙度和表面性质。面的粗糙度和表面性质。 抽油机节能、测试、热洗培训教 1、油井结蜡的过程、油井结蜡的过程 （1）当当温温度度降降至至析析蜡蜡点点以以下下时时，蜡蜡以以结结晶晶的的形形式式从从原油中析出；原油中析出； （2）温温度度和和压压力力继继续续降降低低，气气体体析析出出，结结晶晶析析出出的的蜡聚集长大形成结晶体；蜡聚集长大形成结晶体； （3）蜡晶体沉识在管道和设备的表面。）蜡晶体沉识在管道和设备的表面。 从从形形成成新新相相（石石蜡蜡晶晶体体）所所需需的的能能量量角角度度来来看看，石石蜡蜡首首先先要要在在油油流流中中的的杂杂质质和和固固体体表表面面粗粗糙糙处处形形成成，因因为为这样所需的能量最小。这样所需的能量最小。 大大量量研研究究表表明明，当当温温度度降降低低到到某某一一值值时时，原原油油中中溶溶解解的的蜡蜡便便开开始始析析出出。蜡蜡开开始始析析出出的的温温度度称称为为蜡蜡的的初初始始结结晶温度或析蜡点晶温度或析蜡点。抽油机节能、测试、热洗培训教 2、影响结蜡的因素、影响结蜡的因素 五个方面五个方面 一一是是原原油油的的性性质质及及含含蜡蜡量量。油油井井结结蜡蜡的的内内在在原原因因在在于于原原油油中中溶溶解解有有石石蜡蜡，在在其其它它条条件件相相同同的的前前提提下下，原原油油中中含含蜡蜡量量越越高高，油油井井越越容容易易结结蜡蜡。另另外外，油油井井的的结结蜡蜡与与原原油油和和组组分分也也有有一一定定的的关关系系，原原油油中中所所含含的的轻轻质质成成份份越越多多，则则蜡蜡的的初初始始结结蜡蜡温温度度就就越越低低，保保持持溶溶解解状状态态的的蜡蜡就就越越多多，即即蜡蜡不不易易析析出出。实实践践证证明明，在在同同含含蜡蜡量量的的原原油油中中，含含轻轻成成份少的原油，其中的蜡更容易析出。份少的原油，其中的蜡更容易析出。 抽油机节能、测试、热洗培训教 2、影响结蜡的因素、影响结蜡的因素 五个方面五个方面 二二是是原原油油中中胶胶质质、沥沥青青质质。随随着着胶胶质质含含量量的的增增加加，蜡蜡的的初初始始结结晶晶温温度度降降低低。胶胶质质是是表表面面活活性性物物质质，它它可可以以吸吸附附于于石石蜡蜡的的表表面面，阻阻止止结结晶晶体体长长大大。沥沥青青质质它它不不溶溶于于油油，以以极极小小的的颗颗粒粒分分散散于于油油中中，可可成成为为石石蜡蜡结结晶晶的的中中心心，对对石石蜡蜡结结晶晶起起较较好好的的分分散散作作用用，根根据据观观察察，胶胶质质、沥沥青青质质的的存存在在使使蜡蜡晶晶的的分分散散均均匀匀而而致致密密，且且与与胶胶质质结结合合得得较较紧紧。但但有有胶胶质质、沥沥青青质质的的存存在在时时，在在管管壁壁上上沉沉积积的的蜡蜡的的强强度度将将明明显显增增加加，而而不不易易被被油油流流冲冲走走。因因此此原原油油中中胶胶质质、沥沥青青质质对对防防蜡和结蜡既有有利的一面，又有不利的一面。蜡和结蜡既有有利的一面，又有不利的一面。 抽油机节能、测试、热洗培训教 2、 影响结蜡的因素影响结蜡的因素 五个五个 方面方面 三是压力和油气比。当压力高于饱和压力时，压力三是压力和油气比。当压力高于饱和压力时，压力降低原油不会脱气，蜡初始结晶温度随压力的降低而降降低原油不会脱气，蜡初始结晶温度随压力的降低而降低。当压力低于饱和压力时，压力的降低，原油中气体低。当压力低于饱和压力时，压力的降低，原油中气体不断脱出，使原油的温度降低，降低对蜡的溶解能力，不断脱出，使原油的温度降低，降低对蜡的溶解能力，使蜡的初始结晶温度升高。在采油过程中，原油从地层使蜡的初始结晶温度升高。在采油过程中，原油从地层向井筒的流动过程中，压力不断降低，由于油流与地层向井筒的流动过程中，压力不断降低，由于油流与地层及井筒之间的热交换，油流温度也降低。当压力低于饱及井筒之间的热交换，油流温度也降低。当压力低于饱和压力时，便有气体脱出，降低了原油对蜡的溶解能力，和压力时，便有气体脱出，降低了原油对蜡的溶解能力，使初始结晶温度提高，同时气体膨胀，发生吸热过程，使初始结晶温度提高，同时气体膨胀，发生吸热过程，也促使油流温度降低，从而加重了蜡晶的析出和沉积。也促使油流温度降低，从而加重了蜡晶的析出和沉积。 抽油机节能、测试、热洗培训教 2、 影响结蜡的因素影响结蜡的因素 五个方面五个方面 四四是是原原油油中中的的水水和和杂杂质质。原原油油中中的的水水和和杂杂质质对对蜡蜡的的初初始始结结晶晶温温度度影影响响不不大大。但但是是原原油油中中的的细细小小砂砂粒粒和和机机械械杂杂质质将将会会成成为为石石蜡蜡析析出出的的结结晶晶中中心心，从从而而促促使使石石蜡蜡结结晶晶的的析析出出，并并加加剧剧了了结结蜡蜡过过程程。油油井井含含水水量量增增加加，结结蜡蜡程程度度有有所所减减轻轻，其其原原因因主主要要于于：一一是是水水的的比比热热容容大大于于油油，故故含含水水量量增增加加后后可可减减少少液液流流温温度度的的降降低低；二二是是含含水水量量增增加加后后更更易易在在管管壁壁上上形形成成连连续续的的水水膜膜，不不利利于蜡沉积于管壁。于蜡沉积于管壁。 抽油机节能、测试、热洗培训教 五五是是液液流流速速度度、表表面面粗粗糙糙度度及及表表面面活活性性。高高产产井井结结蜡蜡情情况况比比低低产产井井严严重重，这这是是因因为为在在通通常常情情况况下下，高高产产井井的的压压力力高高、脱脱气气少少，蜡蜡的的初初始始结结晶晶温温度度底底；同同时时液液流流速速度度大大，井井筒筒内内液液体体的的热热量量损损失失小小，从从而而使使井井筒筒内内保保持持较较高高的的温温度度；另另一一方方面面，由由于于液液体体流流速速高高，对对管管壁壁的的冲冲刷刷能能力力强强，使使蜡蜡更更不不易易沉沉积积在在管管壁壁上上，但但是是，随随着着流流速速的的增增大大，单单位位时时间间内内通通过过管管道道某某位位置置的的蜡蜡量量增增加加，加加剧剧了了结结蜡蜡过过程程。总总之之，流速对结蜡的影响有正反两方面的影响。流速对结蜡的影响有正反两方面的影响。 管管材材不不同同，结结蜡蜡量量也也不不同同，管管壁壁越越光光滑滑，蜡蜡越越不不容容沉沉积积。根根据据有有关关表表面面性性质质对对结结蜡蜡影影响响的的研研究究，管管壁壁表表面面润润湿湿性性对对结蜡有明显影响。表面亲水性越强，越不易结蜡。结蜡有明显影响。表面亲水性越强，越不易结蜡。 2、 影响结蜡的因素影响结蜡的因素 五个方面五个方面抽油机节能、测试、热洗培训教 3、抽油井结蜡对深井泵的影响、抽油井结蜡对深井泵的影响： （1）井井口口、地地面面管管线线结结蜡蜡，井井口口回回压压增增大大，深深井井泵泵压压头增大；头增大； （2）深深井井泵泵出出口口结结蜡蜡、油油管管沿沿程程损损失失增增大大、地地面面驱驱动动系统负荷增大；系统负荷增大； （3）下泵部位结蜡、泵的吸油状况变差；）下泵部位结蜡、泵的吸油状况变差； （4）泵吸入口以下结蜡，泵效降低，易烧泵。）泵吸入口以下结蜡，泵效降低，易烧泵。 （5）结结蜡蜡缩缩小小了了油油管管孔孔径径，增增加加了了油油流流阻阻力力，使使油油井井减产，严重时会发生卡泵现象。减产，严重时会发生卡泵现象。 （6）油油管管内内结结蜡蜡使使上上冲冲程程悬悬点点载载荷荷增增加加，下下冲冲程程悬悬点点载荷减小，交变载荷的增大，易造成杆管偏磨。载荷减小，交变载荷的增大，易造成杆管偏磨。 抽油机节能、测试、热洗培训教 二、防蜡技术及原理二、防蜡技术及原理 (1)阻阻止止蜡蜡晶晶的的析析出出。在在原原油油开开采采过过程程中中，采采用用某某些些措措施施(如如提提高高井井筒筒流流体体的的温温度度等等)，使使得得油油流流温温度度高高于于蜡的初始结晶温度，从而阻止蜡晶的析出。蜡的初始结晶温度，从而阻止蜡晶的析出。 (2)抑抑制制石石蜡蜡结结晶晶的的聚聚集集。在在石石蜡蜡结结晶晶已已析析出出的的情情况况下下，控控制制蜡蜡晶晶长长大大和和聚聚集集的的过过程程。如如在在含含蜡蜡原原油油中中加加入入防防止止和和减减少少石石蜡蜡聚聚集集的的某某些些化化学学剂剂抑抑制制剂剂，使蜡晶处于分散状态而不会大量聚集。使蜡晶处于分散状态而不会大量聚集。 (3)创造不利于石蜡沉积的条件，如提高沉积表面创造不利于石蜡沉积的条件，如提高沉积表面光滑度、改善表面润湿性、提高井筒流体速度等。光滑度、改善表面润湿性、提高井筒流体速度等。 抽油机节能、测试、热洗培训教 1、油管内衬和涂层防蜡、油管内衬和涂层防蜡 玻璃衬里油管就是在油管内壁衬上由玻璃衬里油管就是在油管内壁衬上由SiO2、Na20、CaO、A1203、B20。等氧化物烧结而成的玻璃衬里，因。等氧化物烧结而成的玻璃衬里，因其表面被羟基化而具有憎油亲水特性。玻璃衬里的厚度其表面被羟基化而具有憎油亲水特性。玻璃衬里的厚度为为0.5- 1.0mm。其防蜡原理是利用玻璃衬里油管表面具。其防蜡原理是利用玻璃衬里油管表面具有亲水憎油特性，在原油含水的情况下，管壁被水优先有亲水憎油特性，在原油含水的情况下，管壁被水优先润湿形成一层水膜，使蜡不易附着而被液流携走；同时，润湿形成一层水膜，使蜡不易附着而被液流携走；同时，玻璃表面十分光滑，不利于蜡的沉积；玻璃具有良好的玻璃表面十分光滑，不利于蜡的沉积；玻璃具有良好的绝热性能，使井筒流体的温度不易散失，从而减少了蜡绝热性能，使井筒流体的温度不易散失，从而减少了蜡的析出。实践证明：这种防蜡方法对于含水油井有一定的析出。实践证明：这种防蜡方法对于含水油井有一定的效果，但在低产井、不含水油井或稠油井中应用效果的效果，但在低产井、不含水油井或稠油井中应用效果较差较差 。抽油机节能、测试、热洗培训教2、化学防蜡 活性剂型防蜡剂通过吸附在蜡结晶表面上，活性剂型防蜡剂通过吸附在蜡结晶表面上，并在蜡表面形成不利于石蜡继续长大的极性表并在蜡表面形成不利于石蜡继续长大的极性表面，使蜡结晶以微粒状态分散在油中，被油流面，使蜡结晶以微粒状态分散在油中，被油流带走。活性剂型防蜡剂还可吸附于固体表面形带走。活性剂型防蜡剂还可吸附于固体表面形成极性表面，阻止石蜡的沉积。成极性表面，阻止石蜡的沉积。 高分子型防蜡剂都是油溶性的、具有石蜡高分子型防蜡剂都是油溶性的、具有石蜡结构的支链线性高分子，在浓度很小的情况下结构的支链线性高分子，在浓度很小的情况下能够形成启蒙及整个石油的网状结构，而石蜡能够形成启蒙及整个石油的网状结构，而石蜡就可在这个网状结构上析出，因而彼此分散，就可在这个网状结构上析出，因而彼此分散，不能聚集长大，也不易在固体表面沉积，易被不能聚集长大，也不易在固体表面沉积，易被油流带走。油流带走。 抽油机节能、测试、热洗培训教 3、磁防蜡技术、磁防蜡技术 磁防原理是：原油通过强磁防蜡器时，石磁防原理是：原油通过强磁防蜡器时，石蜡分子在磁场作用下，定向排列做有序流动，蜡分子在磁场作用下，定向排列做有序流动，克服了石蜡分子之间的作用力，而不能按结晶克服了石蜡分子之间的作用力，而不能按结晶的要求形成石蜡晶体；对于已形成蜡晶的微粒的要求形成石蜡晶体；对于已形成蜡晶的微粒通过磁场后，石蜡晶体细小分散，并且有效地通过磁场后，石蜡晶体细小分散，并且有效地削弱了蜡晶之间、蜡晶与胶体分子之间的粘附削弱了蜡晶之间、蜡晶与胶体分子之间的粘附力，抑制了蜡晶的聚集长大。另外，磁场处理力，抑制了蜡晶的聚集长大。另外，磁场处理后还能改变井筒的结蜡状态，使蜡质变软，易后还能改变井筒的结蜡状态，使蜡质变软，易于清除。于清除。 抽油机节能、测试、热洗培训教 4、声波防蜡技术、声波防蜡技术 原理在抽油机上冲程过程中，油流通过喷原理在抽油机上冲程过程中，油流通过喷嘴，产生高速射流，使声波发生装置产生声波，嘴，产生高速射流，使声波发生装置产生声波，在声波空化作用和簧片振动下，使蜡晶体网络在声波空化作用和簧片振动下，使蜡晶体网络结构遭受破坏，提高了蜡在液体中的溶解度，结构遭受破坏，提高了蜡在液体中的溶解度，起到防蜡作用。同时，当含蜡原油流经喷嘴时，起到防蜡作用。同时，当含蜡原油流经喷嘴时，速度梯度变化很大，对流体的剪切作用增强，速度梯度变化很大，对流体的剪切作用增强，起到了降粘作用。起到了降粘作用。 抽油机节能、测试、热洗培训教 三、抽油机井的热洗三、抽油机井的热洗 （一）蜡的熔化温度（一）蜡的熔化温度 按不同见聚浓度的抽油机井进行取样化验分析，按不同见聚浓度的抽油机井进行取样化验分析，聚驱井取聚驱井取4个油样，水驱井取个油样，水驱井取8个油样。分析抽油机井个油样。分析抽油机井结蜡特性，摸索结蜡规律。结蜡特性，摸索结蜡规律。 抽油机节能、测试、热洗培训教 井井 号号含聚浓度含聚浓度（mg/l）溶蜡溶蜡点点析蜡析蜡点点蜡含量蜡含量（%）胶质胶质（%）沥青沥青（%）南南1-2更丙更丙2825.1544023.27.70.17西西42-531.05740.535.75.00.12北北1-62-7636.4534031.23.80.17高高113-2951.7553928.76.70.06中中61-1054.2493731.94.30.11东东32-50462.0543823.24.20.14中中10-丙丙02662.0554030.45.30.21北北1-40-559143.3544317.910.20.14平均平均58.2543927.85.90.14水驱原油物性检测结果抽油机节能、测试、热洗培训教 聚驱油样与水驱油样相比，含蜡量、溶聚驱油样与水驱油样相比，含蜡量、溶蜡点、析蜡点大致相同。在胶质、沥青含量蜡点、析蜡点大致相同。在胶质、沥青含量上聚驱略微高于水驱。萨中油田抽油机井平上聚驱略微高于水驱。萨中油田抽油机井平均溶蜡点为均溶蜡点为54，平均析蜡点为，平均析蜡点为39，平均，平均含蜡量为含蜡量为27.8%。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （二）热洗水的井筒内的温度（二）热洗水的井筒内的温度 1、正正常常生生产产时时的的井井温温及及结结蜡蜡规规律律 在在相相同同井井深深条条件件下下，液液面面浅浅的的井井，井井温温高高，结结蜡蜡点点深深度度浅浅；液液面面深深的的井井，井井温温低低，结结蜡点深度深。我们选取了蜡点深度深。我们选取了4口井井温测试，测试结果见下表：口井井温测试，测试结果见下表： 抽油机节能、测试、热洗培训教 井温变化表明，沉没度井温变化表明，沉没度100-300m，结蜡点，结蜡点在液面以上在液面以上200m左右；沉没度左右；沉没度400-600m，结蜡，结蜡点在液面附近；沉没度点在液面附近；沉没度700m以上，结蜡点在液以上，结蜡点在液面下面下250m左右。我厂平均泵深左右。我厂平均泵深925 m，平均沉没，平均沉没度度350m，推出平均结蜡深度在，推出平均结蜡深度在620m左右。左右。 抽油机节能、测试、热洗培训教 根根据据历历年年的的统统计计数数据据我我们们绘绘制制了了沉沉没没度度与与结结蜡深度的关系曲线。蜡深度的关系曲线。结蜡深度与沉没度有直接关系，沉没度越结蜡深度与沉没度有直接关系，沉没度越低，结蜡深度越深。因此，低沉没度井在管理低，结蜡深度越深。因此，低沉没度井在管理时，切忌将套压放的过低。一方面，泵的充满时，切忌将套压放的过低。一方面，泵的充满系数下降；另一方面，结蜡点下移，热洗周期系数下降；另一方面，结蜡点下移，热洗周期缩短。缩短。抽油机节能、测试、热洗培训教 二、三次加密调整井开采薄差油层，单井二、三次加密调整井开采薄差油层，单井产能低、沉没度低；聚驱及水驱见聚井见效后，产能低、沉没度低；聚驱及水驱见聚井见效后，地层供液能力变差，沉没度下降。这些井同基地层供液能力变差，沉没度下降。这些井同基础井网及一次井网相比结蜡较为严重，结蜡点础井网及一次井网相比结蜡较为严重，结蜡点较深，热洗周期短，热洗清蜡难度大。在管理较深，热洗周期短，热洗清蜡难度大。在管理上合理优化抽汲参数，使抽油机井在合理沉没上合理优化抽汲参数，使抽油机井在合理沉没度度(300-500m)下生产下生产,可延长热洗周期，使井筒可延长热洗周期，使井筒结蜡点上移，从而降低热洗清蜡难度。结蜡点上移，从而降低热洗清蜡难度。 抽油机节能、测试、热洗培训教 中中10-丙丙026井，理论排量为井，理论排量为149.6m3/d，实际产液量，实际产液量61t，沉没度为，沉没度为499 m，热洗泵，热洗泵额定排量额定排量25 m3/h，热洗时，计量间来水温，热洗时，计量间来水温度度82，热洗压力，热洗压力2.8 Mpa，回油温度为，回油温度为75，热洗井温变化见下图。，热洗井温变化见下图。 2 2、抽油机井在热洗过程中井温变化特点、抽油机井在热洗过程中井温变化特点抽油机节能、测试、热洗培训教中中10-丙丙026井热洗过程中井温曲线井热洗过程中井温曲线915m700m500m300m抽油机节能、测试、热洗培训教 东东21-50921-509井井，理理论论排排量量为为53.2m53.2m3 3/d/d，实实际际产产液液量量24t24t，沉沉没没度度为为799.96 799.96 m m，中中转转站站热热洗洗泵泵额额定定排排量量25 25 m m3 3/h,/h,热热洗洗时时，计计量量间间来来水水温温度度8484，热热洗洗压压力力4.3 4.3 MpaMpa，热热洗洗1h1h后后，回回油油温温度度为为7878，不不同同深深度度热热洗井温变化见下图。洗井温变化见下图。抽油机节能、测试、热洗培训教10020030040050060070080090010003059.336.755.643.752.247.851.947.750深深度度热洗前温度（热洗前温度（）20 70热洗最高温度（热洗最高温度（）20 70热洗热洗前温前温度度热洗热洗最高最高温度温度东东21-50921-509井井热洗井温度曲线热洗井温度曲线抽油机节能、测试、热洗培训教 中中102-12102-12井井，理理论论排排量量为为34.76m34.76m3 3/d/d，实实际际产产液液量量15t15t，沉沉没没度度为为65.18 65.18 m m，热热洗洗车车组组泵泵额额定定排排量量18 18 m m3 3/h,/h,热热洗洗时时，出出口口温温度度100100，热热洗洗压压力力2Mpa2Mpa，热热洗洗0.5h0.5h后后，回回油油温温度度7575。热热洗洗过过程程中中井井温温变变化化见见下下图。图。 抽油机节能、测试、热洗培训教100200300400500600700800900100022.138.728.235.834.241.741.444.641.849中中102-12102-12热洗井温度曲线热洗井温度曲线深深度度热洗前温度（热洗前温度（）2070热洗最高温度（）2070热洗热洗前温前温度度热洗热洗最高最高温度温度抽油机节能、测试、热洗培训教不同液面深度的井其井温随时间的变化不同不同液面深度的井其井温随时间的变化不同 热热洗洗液液进进入入油油套套环环型型空空间间后后，热热洗洗液液首首先先存存在在热热量量损损失失，主主要要是是与与井井身身段段及及地地层层采采出出液液的的热热量量交交换换。液液面面浅浅的的井井热热洗洗液液与与井井身身段段热热量量交交换换损损失失小小；但但与与采采出出液液的的热热量量交交换换损损失失较较大大。当当达达到到相相对对平平衡衡后后，井井温温开开始始进进入入温温度度上上升升阶阶段段。液液面面深深的的井井热热洗洗液液与与井井身身段段热热量量交交换换损损失失大大；但但与与采出液的热量交换损失较小。采出液的热量交换损失较小。 抽油机节能、测试、热洗培训教 同同一一口口井井，不不同同深深度度处处井井温温随随时时间间的的变变化化不不同同，上上部部热热洗洗温温度度高高，下下部部热热洗洗温温度度低低。由由曲曲线线2可可以以看看出出，井井下下300m处处热热洗洗4h后后温温度度为为59.3，500m处处温温度度为为55.6，700m处处温温度度为为52.2，935m处处温温度度为为52。该该井井结结蜡蜡深深度度为为400m左左右右，若若溶溶蜡蜡温温度度为为54，此此处处热热洗洗温温度度已已超超过过56。因因此此，结结蜡蜡深深度度越越靠靠近近上上部部，热热洗温度越高，清蜡效果越好。洗温度越高，清蜡效果越好。同井不同深度井温随同井不同深度井温随时间的的变化不同化不同 抽油机节能、测试、热洗培训教 （三）热洗参数的确定（三）热洗参数的确定 影响热洗质量的参数主要有热洗时间、来影响热洗质量的参数主要有热洗时间、来水温度、热洗压力和排量。来水温度、压力和水温度、热洗压力和排量。来水温度、压力和排量受到热洗设备的制约。因此，如何确定合排量受到热洗设备的制约。因此，如何确定合理的热洗时间、热洗方法，对保证热洗质量、理的热洗时间、热洗方法，对保证热洗质量、效果及节能降耗具有十分重要的意义。效果及节能降耗具有十分重要的意义。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （1）计量间来水温度）计量间来水温度 对于专用热洗炉，计量间来水温度必须在对于专用热洗炉，计量间来水温度必须在78以上；掺水带热洗的提温方式，计量间来水温度在以上；掺水带热洗的提温方式，计量间来水温度在76以上；高压蒸汽热洗车，出口温度必须在以上；高压蒸汽热洗车，出口温度必须在100以上。以上。 （2）热洗排量及压力）热洗排量及压力 中转站热洗泵排量为中转站热洗泵排量为15m3/h、20m3/h 、 25m3/h。若深井泵泵径为。若深井泵泵径为57mm以下，用额定排量为以下，用额定排量为15m3/h的热洗泵；泵径为的热洗泵；泵径为70mm以上，用额定排量为以上，用额定排量为25m3/h的热洗泵。的热洗泵。 这样可保证热洗排量及压力。高这样可保证热洗排量及压力。高压蒸汽热洗车洗井液量必须在压蒸汽热洗车洗井液量必须在30m3以上。以上。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （3）热洗时间）热洗时间 通通过过产产液液量量举举升升时时间间曲曲线线及及热热洗洗井井温温曲曲线线的的分分析析来来确确定定热热洗洗时时间间。对对于于低低产产液液量量井井，油油流流被被举举升升到到地地面面的的时时间间要要56h，这这样样热热洗洗液液温温度度会会大大幅幅度度降降低低，化化蜡蜡效效果果较较差。深井泵泵径大、泵况好，热洗时间则越短。差。深井泵泵径大、泵况好，热洗时间则越短。 对于液量为对于液量为20t以下的井，热洗时间为以下的井，热洗时间为7-8h，沉没度，沉没度低于低于 150m、泵径为、泵径为56mm以下的井，热洗时应把柱塞提以下的井，热洗时应把柱塞提出工作筒；出工作筒； 液量为液量为20-50t的井，热洗时间的井，热洗时间5-6h；液量为；液量为50-90t之间的井，热洗时间为之间的井，热洗时间为4-5h；液量为；液量为90t以上的井，以上的井，热洗时间为热洗时间为3h。上述液量区间的低沉没度井，采用上限。上述液量区间的低沉没度井，采用上限热洗时间。热洗时间。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （4）热洗周期的确定方法）热洗周期的确定方法 热洗周期应由抽油机井产量、电流的变化和热洗周期应由抽油机井产量、电流的变化和功图的结蜡显示状况来确定。在抽油机井检泵作功图的结蜡显示状况来确定。在抽油机井检泵作业时，观察起出的油管和抽油杆上的结蜡状况有业时，观察起出的油管和抽油杆上的结蜡状况有助于热洗周期的确定。助于热洗周期的确定。 抽油机节能、测试、热洗培训教 抽油机井发现产量下降，电流明显上升，抽油机井发现产量下降，电流明显上升，再测试功图验证油井有结蜡显示，采取热洗措再测试功图验证油井有结蜡显示，采取热洗措施后，油井产量回升，电流下降，再测试功图施后，油井产量回升，电流下降，再测试功图显示正常，则由上次热洗或作业开井至本次热显示正常，则由上次热洗或作业开井至本次热洗之间的生产时间作为热洗周期。反复摸索抽洗之间的生产时间作为热洗周期。反复摸索抽油机井的结蜡规律，可得到该油井的最佳热洗油机井的结蜡规律，可得到该油井的最佳热洗周期。最佳热洗周期是指：在热洗周期中抽油周期。最佳热洗周期是指：在热洗周期中抽油机井的累计产量最高，热洗所发生的经济费用机井的累计产量最高，热洗所发生的经济费用包括产量损失最低。包括产量损失最低。 抽油机节能、测试、热洗培训教 热洗综合运行曲线的绘制热洗综合运行曲线的绘制 以以单单井井目目前前热热洗洗周周期期为为基基础础，由由当当年年初初次次洗洗井井日日期期起起绘绘出出时时间间与与产产液液量量、上上电电流流、沉沉没没度度、上载荷、下载荷、等之间关系曲线。上载荷、下载荷、等之间关系曲线。 曲曲线线图图上上标标明明当当年年历历次次洗洗井井日日期期、清清防防蜡蜡措措施施状状况况、调调参参、调调平平衡衡、检检换换泵泵、泵泵挂挂深深度度变变更等措施、日期。更等措施、日期。抽油机节能、测试、热洗培训教 通过曲线同步变化状况确定热洗周期通过曲线同步变化状况确定热洗周期 以以下下五五项项指指标标中中，任任意意三三项项变变化化达达到到如如下下要要求求时，可确定热洗周期。时，可确定热洗周期。 一是产液量下降一是产液量下降10%以上；以上； 二是上电流上升二是上电流上升1.12倍以上；倍以上； 三是沉没度上升三是沉没度上升100米以上；米以上； 四是上载荷上升四是上载荷上升5%以上（未动管柱）；以上（未动管柱）； 五是下载荷下降五是下载荷下降3%以上（未动管柱）。以上（未动管柱）。抽油机节能、测试、热洗培训教 根根据据热热洗洗综综合合运运行行曲曲线线分分析析热热洗洗周周期期的的合合理理性性 单单井井热热洗洗质质量量达达到到要要求求，且且无无任任何何影影响响因因素素，若若五五项项指指标标在在热热洗洗前前后后无无明明显显变变化化，说说明明热热洗洗周周期期不不合合理理、偏偏短短（或或热热洗洗质质量量不不合合格格）。应应跟跟踪踪核核实实五五项项指指标标数数据据的的准准确确性性，再再绘绘制制曲曲线线，重重新新确定最佳热洗周期。确定最佳热洗周期。 根据热洗综合运行曲线评价热洗质量根据热洗综合运行曲线评价热洗质量 通过热洗综合运行曲线各项指标的变化，进通过热洗综合运行曲线各项指标的变化，进行热洗质量评价与热洗效果分析。行热洗质量评价与热洗效果分析。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （四）热洗方法（四）热洗方法 热洗方法主要分为站洗、车洗和复合洗三种热洗方法主要分为站洗、车洗和复合洗三种方法，下面将着重介绍近年来，我厂通过热洗方方法，下面将着重介绍近年来，我厂通过热洗方法技术研究，建议推广应用的几种方法法技术研究，建议推广应用的几种方法 1、大排量低压热洗清蜡方法、大排量低压热洗清蜡方法 针对高压蒸汽热洗车雨季进井场困难、完不成热洗针对高压蒸汽热洗车雨季进井场困难、完不成热洗计划等问题，采取大排量低压热洗清蜡方法。无热洗流计划等问题，采取大排量低压热洗清蜡方法。无热洗流程井多分布在过渡带，且这些井具有低产液、低沉没度、程井多分布在过渡带，且这些井具有低产液、低沉没度、低流压、功图反映气影响或供液不足。如果采用高压热低流压、功图反映气影响或供液不足。如果采用高压热洗势必造成热洗液倒灌油层，影响原油产量、污染油层。洗势必造成热洗液倒灌油层，影响原油产量、污染油层。这些井虽然没有热洗流程但具有掺水流程，可进行大排这些井虽然没有热洗流程但具有掺水流程，可进行大排量低压热洗。量低压热洗。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （1）大排量低压热洗试验情况）大排量低压热洗试验情况 选择了雨季进车困难的西部过渡带，单井沉选择了雨季进车困难的西部过渡带，单井沉没度小于没度小于400m、功图反映正常、气影响或供液不、功图反映正常、气影响或供液不足、且结蜡严重的足、且结蜡严重的26口井，进行了大排量低压热口井，进行了大排量低压热洗试验。在热洗过程中，为了保证热洗温度、压洗试验。在热洗过程中，为了保证热洗温度、压力，交替关掉力，交替关掉 3个计量间的掺水，使热洗压力保个计量间的掺水，使热洗压力保持在持在1.8Mpa、来水温度保持在、来水温度保持在76以上。同一计以上。同一计量间低压热洗两口井，如果掺水压力低于量间低压热洗两口井，如果掺水压力低于1Mpa，则再启动一台掺水泵或热洗泵。对于液量为则再启动一台掺水泵或热洗泵。对于液量为20t以以下的井，沉没度低于下的井，沉没度低于150m、泵径为、泵径为56mm以下的以下的井，热洗时，把柱塞提出工作筒。井，热洗时，把柱塞提出工作筒。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （2）大排量低压热洗试验效果）大排量低压热洗试验效果 大排量低压热洗，见到了较好的效果。大大排量低压热洗，见到了较好的效果。大排量低压热洗，在同一计量间同时热洗两口井，排量低压热洗，在同一计量间同时热洗两口井，这样站间热洗液排量大，流速快，热量损失小，这样站间热洗液排量大，流速快，热量损失小，来水温度高，热洗效果好。对来水温度高，热洗效果好。对10口大排量低压口大排量低压热洗前后综合数据对比。热洗前后综合数据对比。 抽油机节能、测试、热洗培训教大排量低压热洗井效果统计表大排量低压热洗井效果统计表 抽油机节能、测试、热洗培训教 其与高压热洗车热洗后的含水恢复对比其与高压热洗车热洗后的含水恢复对比,大排量低压热洗的大排量低压热洗的10口井平均含水恢复时间口井平均含水恢复时间为为42h, 而热洗车平均含水恢复时间为而热洗车平均含水恢复时间为56h。说明大排量低压热洗可减轻热洗液倒灌油层说明大排量低压热洗可减轻热洗液倒灌油层的矛盾。如中的矛盾。如中92-25井热洗前含水井热洗前含水68.2%，采，采用上述两种热洗方法，热洗后含水恢复时间用上述两种热洗方法，热洗后含水恢复时间曲线。曲线。 抽油机节能、测试、热洗培训教中中92-25井热洗后含水恢复对比曲线井热洗后含水恢复对比曲线 大大排排量量低低压压热热洗洗取取得得了了较较好好的的效效果果，对对于于高高压压热热洗洗车车不不能能正正常常热热洗洗的的、沉沉没没度度低低于于400m、功功图图反反映映正正常常、气气影影响响或或供供液液不不足足的的无无热热洗洗流流程程井井，采采取取大大排排量量低低压压热热洗洗，解解决决了了无无热热洗洗流流程程受受雨雨季季路路况况影影响响不不能能按按计划洗井的问题。计划洗井的问题。 抽油机节能、测试、热洗培训教 5、高压蒸汽掺水复合热洗清蜡方法、高压蒸汽掺水复合热洗清蜡方法 针针对对热热洗洗车车热热洗洗工工作作量量大大的的问问题题，采采取取高高压压蒸汽掺水复合热洗清蜡方法。蒸汽掺水复合热洗清蜡方法。 先先用用高高压压蒸蒸汽汽热热洗洗车车，热热洗洗过过程程中中井井口口温温度度必必须须达达到到100以以上上，一一罐罐水水（15 m3）洗洗完完后后，再再将将温温度度为为75以以上上的的掺掺水水改改为为热热洗洗。对对于于泵泵径径为为44mm的的泵泵，掺掺水水巩巩固固排排蜡蜡4h；对对于于泵泵径径为为56mm或或57mm的的泵泵，掺掺水水巩巩固固排排蜡蜡3h；对对于于泵泵径径为为70mm及及70mm以上的泵，掺水巩固排蜡以上的泵，掺水巩固排蜡2h。 抽油机节能、测试、热洗培训教 现场应用效果现场应用效果 采采用用高高压压蒸蒸汽汽掺掺水水复复合合热热洗洗36口口井井，热热洗洗效效果果非非常常理理想想。由由于于高高压压蒸蒸汽汽热热洗洗车车热热洗洗温温度度高高，可可达达到到100以以上上，化化蜡蜡能能力力强强，但但排排蜡蜡能能力力差差。采采用用掺掺水水巩巩固固措措施施，提提高高了了排排蜡蜡能能力力，避避免免了了溶溶化化的的蜡蜡重重新新结结晶晶的的现现象象，使使热热洗洗清清蜡蜡更更彻彻底底。同同时时，还还可可减减轻轻热热洗洗液液倒倒灌灌油油层层的的矛矛盾盾。解解决决了了无无热洗流程热洗排量低热洗效果的问题。热洗流程热洗排量低热洗效果的问题。 抽油机节能、测试、热洗培训教 6、掺水带热洗提温热洗工艺改进及集中热洗方法、掺水带热洗提温热洗工艺改进及集中热洗方法 针对掺水带热洗的加热炉，热洗时，提温难度针对掺水带热洗的加热炉，热洗时，提温难度大，要保证热洗温度势必造成整个掺水系统温度过大，要保证热洗温度势必造成整个掺水系统温度过高，浪费能源，管线设备结垢严重，火管坍塌几率高，浪费能源，管线设备结垢严重，火管坍塌几率大等问题。采取集中热洗清蜡方法。大等问题。采取集中热洗清蜡方法。 对于对于16座掺水带热洗提温的中转站采取集中热座掺水带热洗提温的中转站采取集中热洗清蜡方法。集中热洗清蜡方法是指一周或一旬内洗清蜡方法。集中热洗清蜡方法是指一周或一旬内的计划热洗井在一日内集中热洗完。的计划热洗井在一日内集中热洗完。 沉没度低于沉没度低于400m、功图正常、气影响或供液不足的井，采取、功图正常、气影响或供液不足的井，采取掺水低压热洗。沉没度大于掺水低压热洗。沉没度大于400m、功图正常或泵、功图正常或泵况差的井，用热洗泵热洗。况差的井，用热洗泵热洗。 抽油机节能、测试、热洗培训教 现场应用效果现场应用效果 17座中转站掺水带热洗的提温方式改专用热座中转站掺水带热洗的提温方式改专用热洗炉后，洗炉后，965口抽油机井热洗质量大幅度提高。平口抽油机井热洗质量大幅度提高。平均热洗温度由均热洗温度由68上升到上升到76，功图为蜡影响的，功图为蜡影响的井数大幅度地减少。井数大幅度地减少。 采用集中热洗清蜡方法，见到了较好的效果。采用集中热洗清蜡方法，见到了较好的效果。减少了站间热洗管线低温水替液次数，节约人力、减少了站间热洗管线低温水替液次数，节约人力、物力、能源，同时提高了热洗效果。减轻了加热物力、能源，同时提高了热洗效果。减轻了加热炉频繁提温的次数，缓解了井、站及计量间掺水炉频繁提温的次数，缓解了井、站及计量间掺水温度频繁过高，浪费能源，系统管线设备结垢严温度频繁过高，浪费能源，系统管线设备结垢严重，火管坍塌几率大等问题。重，火管坍塌几率大等问题。抽油机节能、测试、热洗培训教 （五）热洗操作相关操作规程及标准（五）热洗操作相关操作规程及标准 1、热洗前的准备工作、热洗前的准备工作 （1）检查油压、套压，来水压力、温度。）检查油压、套压，来水压力、温度。 （2）测量电机上、下冲程电流。）测量电机上、下冲程电流。 （3）检查流程正常。）检查流程正常。 （4）检查抽油机各部件运行正常。）检查抽油机各部件运行正常。 （5）放放套套管管气气，使使套套压压低低于于泵泵压压0.3-0.5MPa，然然后后关死套管闸门和放气阀。关死套管闸门和放气阀。 （6）通通知知中中转转站站提提高高炉炉温温，炉炉出出口口温温度度应应达达到到80-85。抽油机节能、测试、热洗培训教 （五）热洗操作相关操作规程及标准（五）热洗操作相关操作规程及标准 1、热洗前的准备工作、热洗前的准备工作 （7）遇到以下情况不得洗井：）遇到以下情况不得洗井： a、来水（油）压力低不洗；、来水（油）压力低不洗； b、来水（油）温度低于、来水（油）温度低于70不洗；不洗； c、流程中有刺漏不及时处理好不洗；、流程中有刺漏不及时处理好不洗； d、抽油机有故障未排除不洗；、抽油机有故障未排除不洗； e、已通知有停电、停泵情况时不洗。、已通知有停电、停泵情况时不洗。抽油机节能、测试、热洗培训教 （五）热洗操作相关操作规程及标准（五）热洗操作相关操作规程及标准 2、热洗操作、热洗操作 （1）启动热洗泵，使热水在站内进行循环。）启动热洗泵，使热水在站内进行循环。 （2）倒井口热洗流程。）倒井口热洗流程。 a、先开井口连通闸门。、先开井口连通闸门。 b、开井口掺水阀。、开井口掺水阀。抽油机节能、测试、热洗培训教 （五）热洗操作相关操作规程及标准（五）热洗操作相关操作规程及标准 （3）倒计量间热洗流程。）倒计量间热洗流程。 a、先关掺水闸门，再开热洗闸门。、先关掺水闸门，再开热洗闸门。 b 、通知中转站输送高压热水，在井口进行循环预热。、通知中转站输送高压热水，在井口进行循环预热。 c、待待输输到到井井口口的的热热水水（油油）温温度度达达75以以上上时时，打打开开热洗闸门和套管闸门，关闭连通闸门进行热洗。热洗闸门和套管闸门，关闭连通闸门进行热洗。 d、热热洗洗排排量量由由小小至至大大，直直至至洗洗通通、洗洗好好为为止止。对对于于暂暂时洗不通的井，要控制连通闸门，防止造成蹩泵现象。时洗不通的井，要控制连通闸门，防止造成蹩泵现象。 2、热洗操作、热洗操作抽油机节能、测试、热洗培训教 （五）热洗操作相关操作规程及标准（五）热洗操作相关操作规程及标准 3、用、用“分步法分步法”确定热洗操作程序确定热洗操作程序 热热洗洗操操作作的的总总过过程程可可分分为为四四步步：即即：替替液液阶阶段段、化蜡阶段、排蜡阶段和巩固阶段。化蜡阶段、排蜡阶段和巩固阶段。 替液阶段：井口流程改走连通，用高温热洗替液阶段：井口流程改走连通，用高温热洗水替净油站到计量间、计量间至井口管线中的低水替净油站到计量间、计量间至井口管线中的低温水。温水。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （五）热洗操作相关操作规程及标准（五）热洗操作相关操作规程及标准 化化蜡蜡阶阶段段：第第一一阶阶段段结结束束时时，井井口口温温度度应应达达到到75以以上上。这这时时可可把把热热洗洗水水改改入入套套管管，必必须须用用小小排排量量热热洗洗，如如发发现现机机杆不同步应进一步控制排量，同时测量电机电流。杆不同步应进一步控制排量，同时测量电机电流。 排排蜡蜡阶阶段段：井井口口回回油油温温度度达达到到60以以上上进进入入排排蜡蜡阶阶段段。可放大排量热洗可放大排量热洗60分钟左右，同时测量电机电流。分钟左右，同时测量电机电流。 巩巩固固阶阶段段：电电流流明明显显下下降降且且趋趋向向平平稳稳，进进入入第第四四阶阶段段。这这时时用用中中排排量量洗洗井井1小小时时左左右右，同同时时测测量量电电机机电电流流。控控制制排排量量的的目目的的为为防防止止长长时时间间大大排排量量洗洗井井使使低低压压层层灌灌进进热热洗洗水水。热热洗洗结结束束时时电电流流稳稳定定，井井口口回回油油温温度度高高于于60，1小小时时左左右右可结束。可结束。3、用、用“分步法分步法”确定热洗操作程序确定热洗操作程序 抽油机节能、测试、热洗培训教 针针对对不不同同井井产产液液量量和和含含水水情情况况，其其热热洗洗方方法法不不尽尽相相同同，大大体体上上可可分分为为四四步步热热洗洗法法、三步热洗法和二步热洗法三种。三步热洗法和二步热洗法三种。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （五）热洗操作相关操作规程及标准（五）热洗操作相关操作规程及标准 4、“四步热洗法四步热洗法”操作标准操作标准 四步热洗法：产液量四步热洗法：产液量30t/d以下，进口温度以下，进口温度75以上，出口温度以上，出口温度65。 第一步：大排量替液第一步：大排量替液30-50分钟。分钟。 第二步：小排量化蜡第二步：小排量化蜡120分钟。分钟。 第三步：大排量排蜡第三步：大排量排蜡90分钟。分钟。 第四步：中排量巩固第四步：中排量巩固60分钟。分钟。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （五）热洗操作相关操作规程及标准（五）热洗操作相关操作规程及标准 5、“三步热洗法三步热洗法”操作标准操作标准 三步热洗法：产液量三步热洗法：产液量31-70t/d，进口温度，进口温度75以上，出口温度以上，出口温度60。 第一步：大排量替液第一步：大排量替液30-50分钟排量。分钟排量。 第二步：小排量化蜡第二步：小排量化蜡60分钟。分钟。 第三步：大排量排蜡巩固第三步：大排量排蜡巩固180分钟。分钟。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （五）热洗操作相关操作规程及标准（五）热洗操作相关操作规程及标准 6、“二步热洗法二步热洗法”操作标准操作标准 二步热洗法：产液量二步热洗法：产液量71t/d以上，进口温度以上，进口温度75以上，出口温度以上，出口温度60。 第一步：大排量替液第一步：大排量替液30-50分钟排量。分钟排量。 第二步：大排量化蜡巩固第二步：大排量化蜡巩固180分钟。分钟。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （五）热洗操作相关操作规程及标准（五）热洗操作相关操作规程及标准 7、热洗过程中的资料录取标准、热洗过程中的资料录取标准 （1）热热洗洗温温度度每每15分分钟钟记记录录一一次次，包包括括来来水水温温度和回油温度。度和回油温度。 （2）热热洗洗压压力力、排排量量及及电电流流每每个个阶阶段段记记录录一一次次，即即替替液液、化化蜡蜡、排排蜡蜡、巩巩固固四四个个阶阶段段各各有有一一次次记记录。录。 （3）每年有一次热洗后含水恢复化验资料，）每年有一次热洗后含水恢复化验资料，摸清单井热洗实际影响产量情况。摸清单井热洗实际影响产量情况。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （五）热洗操作相关操作规程及标准（五）热洗操作相关操作规程及标准 7、热洗过程中的资料录取标准、热洗过程中的资料录取标准 （4）资料录取后要及时填写热洗质量监测）资料录取后要及时填写热洗质量监测报表，并由工程技术员负责热洗效果的分析和报表，并由工程技术员负责热洗效果的分析和审核，对达不到热洗效果的井重新跟踪核实热审核，对达不到热洗效果的井重新跟踪核实热洗。洗。 （5）热洗质量监测报表要求保存一年。）热洗质量监测报表要求保存一年。 抽油机节能、测试、热洗培训教 （五）热洗操作相关操作规程及标准（五）热洗操作相关操作规程及标准 8、抽油机井热洗质量要求、抽油机井热洗质量要求（1）热热洗洗出出口口回回油油温温度度不不得得低低于于60，并并稳稳定定60分钟以上；分钟以上；（2）电电机机电电流流恢恢复复到到上上次次正正常常生生产产时时的的工工作作电流；电流；（3）洗井后套压应有灵敏反应；）洗井后套压应有灵敏反应；抽油机节能、测试、热洗培训教 （五）热洗操作相关操作规程及标准（五）热洗操作相关操作规程及标准 8、抽油机井热洗质量要求、抽油机井热洗质量要求（4）示功图正常；）示功图正常；（5）产产量量恢恢复复到到原原生生产产水水平平，波波动动不不超超过过10%；（6）热热洗洗过过程程中中不不得得停停抽抽，必必须须停停抽抽时时，应应停止热洗工作；停止热洗工作；抽油机节能、测试、热洗培训教 （五）热洗操作相关操作规程及标准（五）热洗操作相关操作规程及标准 8、抽油机井热洗质量要求、抽油机井热洗质量要求 （7）发发现现蜡蜡卡卡要要紧紧急急处处理理，加加大大排排量量热热洗洗，或采取其它办法进行处理；或采取其它办法进行处理； （8）热热洗洗完完毕毕后后，先先通通知知中中转转站站停停泵泵，再再开开计计量量间间掺掺水水闸闸门门，关关闭闭热热洗洗闸闸门门；关关闭闭井井口口热洗闸门和套管闸门，开掺水闸门；热洗闸门和套管闸门，开掺水闸门； （9）停止热洗后）停止热洗后24小时内不得无故停抽。小时内不得无故停抽。抽油机节能、测试、热洗培训教 谢谢谢谢! ! 请批评请批评指正指正抽油机节能、测试、热洗培训教