一种抽油泵的受力分析方法及装置

摘要

本申请提供一种抽油泵的受力分析方法及装置。所述方法包括计算所述抽油杆带动所述柱塞运动时产生的第一压力、第二压力、惯性力、摩擦力、阻力、顶托力、第三压力以及第四压力，并且根据所述抽油杆带动所述柱塞运动的方向，从上述各种力中选取与运动方向相对应的力，并基于选取的力计算所述抽油杆下端受到的合成力。本申请实施例提供的一种抽油泵的受力分析方法及装置，根据分析得到的抽油杆下端所受到的合力，能够针对不同的油层情况，选择合适的抽油泵进行作业。

主权项

一种抽油泵的受力分析方法，所述抽油泵包括抽油杆以及与所述抽油杆相连的柱塞，所述抽油杆可带动所述柱塞进行上下运动，其特征在于，所述方法包括：计算所述抽油杆带动所述柱塞向上运动时，液柱作用于所述柱塞上的第一压力、所述抽油泵的排出口的压强作用于所述柱塞上的第二压力以及液柱作用于所述抽油泵的泵筒上的惯性力；计算所述抽油杆带动所述柱塞运动过程中产生的摩擦力；计算所述抽油杆带动所述柱塞运动过程中液体通过排出阀的阀口或者吸入阀的阀口时产生的阻力以及液柱作用于所述抽油杆上的顶托力；计算所述抽油杆带动所述柱塞运动过程中，所述抽油泵内的压强作用于所述柱塞上的第三压力以及井口回压作用于所述抽油杆下端表面上的第四压力；根据所述抽油杆带动所述柱塞运动的方向，从上述各种力中选取与运动方向相对应的力，并基于选取的力计算所述抽油杆下端受到的合成力；其中，在所述柱塞紧邻于所述抽油泵的泵筒壁，所述柱塞的下表面开设有用于支撑排出阀的阀口且吸入阀位于所述抽油泵的泵筒底壁上的情况下；当所述抽油杆带动所述柱塞向上运动时，按照下述公式计算所述抽油杆下端受到的合成力：F_r1＝F_l1+F_hu1+F_p+I_u1‑F_i1其中，F_r1为所述抽油杆下端受到的合成力，F_l1为液柱作用于所述柱塞上的第一压力，F_hu1为所述抽油泵的排出口的压强作用于所述柱塞上的第二压力，F_p为所述柱塞与所述泵筒壁之间产生的摩擦力，I_u1为液柱作用于所述抽油泵的泵筒上的惯性力，F_i1为所述抽油泵内的压强作用于所述柱塞上的第三压力；其中，F_hu1+F_l1＝P_out1×(A_p1‑A_rM1)，P_out1为所述抽油泵的排出口的压强，A_p1为所述柱塞的横截面的面积，A_rM1为所述抽油杆下端横截面的面积；d_p为所述柱塞的直径，d_e为所述柱塞与所述泵筒壁的间隙；F_l1为液柱作用于所述柱塞上的第一压力，S₁为所述抽油杆带动所述柱塞向上运动的冲程，r₁为抽油机曲柄半径，l₁为所述抽油机的连杆长度，N₁为冲次，ε₁为液柱加速度变化的系数；P_c1为套管压力，ρ_l1为所述抽油泵内液体的密度，A_p1为所述柱塞的横截面的面积，g为重力常数，H₁为下泵深度，H_d1为油井动液面深度，f₀₁为支撑所述吸入阀的阀口的过流面积，S₁为所述抽油杆带动所述柱塞向上运动的冲程，N₁为冲次，μ₁为所述吸入阀的流量系数；当所述抽油杆带动所述柱塞向下运动时，按照下述公式计算所述抽油杆下端受到的合成力：F_r2＝F_p+F_bv1+F_hd1+F_or1其中，F_r2为所述抽油杆下端受到的合成力，F_p所述柱塞与所述泵筒壁之间产生的摩擦力，F_bv1为液体通过所述排出阀的阀口时产生的阻力，F_hd1为井口回压作用于所述抽油杆下端表面上的第四压力，F_or1为液柱作用于所述抽油杆上的顶托力；其中，d_p为所述柱塞的直径，d_e为所述柱塞与所述泵筒壁的间隙；F_hd1＝P_h1A_rM1，P_h1为井口回压，A_rM1为所述抽油杆下端横截面的面积；ρ_l1为所述抽油泵内液体的密度，f₀₂为支撑所述排出阀的阀口的过流面积，A_p1为所述柱塞的横截面的面积，S₂为所述抽油杆带动所述柱塞向下运动的冲程，N₂为冲次，μ₂为所述排出阀的流量系数；F_or1＝P_out1×A_rM1，P_out1为所述抽油泵的排出口的压强，A_rM1为所述抽油杆下端横截面的面积。