抽油泵柱塞与泵筒间隙漏失量计算方法的研究

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1、万方数据万方数据万方数据石油机械2006年第34卷第11期累积漏失液体体积为△K(t)。根据气体多变膨胀过程，可以得到泵筒内液体压力的计算公式：p2【耵毒丽】npa过程中，上冲程累积漏失液体体积，m3。在固定阀打开时刻￡，时，柱塞行程容积为K，泵筒内流体压力为仇。行程容积E满足如下关系：，n、{％+F一△y(t，)=k(丛l(11)、，J7式中△y(t，)——从下死点到固定阀打开时，上冲程累积漏失液体体积，m3。(4)柱塞上冲程，固定阀打开之后当固定阀打开后，泵筒内液体压力为见，瞬态漏失流量们)=矗(旷ps)(

2、12)3．严重间隙漏失泵筒内液体变化规律的模拟随着柱塞与泵筒间隙的增大，间隙漏失流量增大，此时将影响泵吸入阀的开启与关闭。一是固定阀提前关闭；二是固定阀无法打开。(1)固定阀提前关闭上冲程固定阀打开后，随着柱塞上行速度的降低，若某一时刻柱塞运动吸人流体的瞬时流量小于漏失流量，则泵筒内压力升高，在柱塞未达到上死点时，固定阀提前关闭。固定阀提前关闭的判断条件为F。口，≤q(￡)(13)式中％——柱塞瞬时运动速度，n∥s。若存在固定阀提前关闭的情况，根据下式计算固定阀提前关闭的时刻t，。F。秽。=g(t)(14)根据

3、固定阀提前关闭时刻t。计算出所对应的行程容积E。，此时泵筒内气体体积y0为％c2南(％+¨(15)’铲。1+R⋯”一⋯”⋯从固定阀提前关闭点到上死点过程中，任意时刻柱塞行程容积圪时，泵筒内液体压力p为胪【i兀j南n(16)式中△E。(t)——从固定阀提前关闭点到任意计算时刻￡，上冲程累积漏失液体体积，m3。柱塞下冲程、游动阀打开之前，任意柱塞行程容积圪时，泵筒内液体压力p为r％1“舻【ii百五再■而㈠17)式中△圪I÷l——从固定阀提前关闭点到上死点当p=p。时，游动阀打开。游动阀打开时刻为柱塞行程容积K满足如

4、下关系％。+(亿吨)一矾(吾)一△％(￡)=‰f丝1“(18)在油气水均匀排出条件下，余隙容积内残留气体的体积％可由下式计算k5焘h+(圪一亿)一峨(吾)一州州(19)柱塞开始上冲程，在游动阀关闭而固定阀打开之前，余隙容积内残留的气体膨胀，当柱塞行程容积增加圪时，泵筒内液体压力为p2[玎毒南】npdc加)(2)固定阀无法打开的情况当间隙漏失严重到一定程度时，上冲程过程中泵筒内液体压力始终高于泵的吸人压力，固定阀不能打开，抽油泵也不能吸人流体。泵排出口流体的气液比为R7。柱塞下冲程结束时，泵筒余隙容积内气体体积％

5、为k2南％(21)柱塞上冲程过程中，当柱塞行程容积为圪时，泵筒内液体压力为p2[玎毒丽卜a(22)上冲程结束后，柱塞由上死点开始下冲程并压缩泵筒内气体，在游动阀打开之前，任意柱塞行程容积为屹时，泵筒内的液体压力为p=【iii葫酉丽】pd(乃，当游动阀打开后，泵筒内的油气水混合物的压力为pdo柱塞与泵筒间隙漏失量变化规律的仿真计算根据上述所建立的数学模型，开发了抽油泵柱塞与泵筒间隙漏失量的计算机仿真计算软件。该软件具有如下仿真计算功能：①仿真泵筒内液体压力万方数据2006年第34卷第11期董世民等：抽油泵柱塞与泵

6、筒间隙漏失量计算方法的研究一23一的变化规律；②仿真柱塞与泵筒间隙瞬时漏失流量的变化规律；③仿真柱塞与泵筒间隙累积漏失液体体积。利用仿真软件，对柱塞与泵筒间隙漏失量进行了仿真计算。计算参数为：冲程S=3m；冲次n=6rnin～；泵径D=56I砌；粘度肛=2．3mPa?s；沉没压力n=6MPa；排出压力pd=15MPa；柱塞长度￡=O．8m；生产气油比Is。=100m3／m3；沉没压力下的溶解气油比．s，=40m3／m3；含水率n。=10％。图1、图2分别绘出柱塞与泵筒间隙分别为0．1、0．3和0．4姗时，新模型

7、与原模型所计算的瞬时漏失流量与累积漏失液体体积随时间的变化规律。，f曲●昌≮■塘球赡＼3’．／3，2’／工、／K，、∥．弋图1瞬时漏失流量变化曲线新模型计算结果：1一间隙为O．1mm；2一间隙为O．3mm；3一间隙为O．4蚴。原模型计算结果：1’一间隙为0．1m抽；2’一间隙为0．3mm；3’一间隙为O．4mm暑聪蛙球酶氍蝶图2累积漏失液体体积变化曲线新模型计算结果：1一间隙为O．1mm；2一间隙为O．3m“；3～间隙为O．4mm。原模型计算结果：l’一间隙为O．1mm；2’一间隙为0．3mm；3’一间隙为O．

8、4mm由图中计算结果可以看出，在1～3级正常泵间隙条件下，泵漏失量很小，新模型与原模型计算结果比较接近。随泵间隙的增大，2种模型计算结果的差距增大，新模型计算结果小于原模型。根据泵筒内液体压力变化规律的仿真模型，可以对泵示功图进行仿真。这一研究成果已经应用于抽油井高效运行的仿真优化设计，应用所开发的“抽油机井高效运行仿真优化设计系统”软件”1对l口抽油机井示功图进行仿真，图3对比绘出了