大庆石油学院
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;I#;4期1993千1z月
V o1.【7No4Dec1993
抽油泵的效率与排量系数
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A_叠导出了抽油泵的教事与捧t暮鼓学美暴式.并靖音1l7井戎的宴际费辩，对
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O前言
在抽油机井的生产过程中，抽油泵是将井底的油，气，水混合物举升到地面的关键设
备之一.因此，抽油泵的效率与捧量系数是进行抽油机井生产分析的重要技术指标.然而,
由于油，气，水混合物通过抽油泵的流动规律十分复杂，使抽油泵的效率与捧量系数之间
的关系话综复杂，从而给抽油机井的生产分析带来许多不便.所以，探讨抽油泵的效率与
排量系数之间的关系，对提高抽油机井的管理水平及生产效益具有重要的指导意义.
1抽油泵的效率
抽油泵的效率t也称抽油泵的总效率，简称泵效t它是指抽油泵输出功率与输入功率
之比，其表达式为
靠=
簧一鲁(1)
式中为泵效，无因次|Ⅳ.为抽油泵的输出功率,w|M为抽油泵的输入功率,W;G为
油，气，水掘者钧的质量渣量,kg^|E为抽油泵的扬程,mIg为重力加遵度,m/s..
泵效的裔慑反映了泵的设计及工棒状况的优劣程度.
文献(1】彀据多相流体力学赢理，建立了泊，气，水摁合物渡过抽油泵的蕾量方程式; g(H一日)+二兰d户.[(拿)一1]+(，一户.)+毒(一)=暑置(2)
式中日.，冀t为泵嗳入口，捧出口探度,mI声,，为泵哑入口，捧出口处的压力(蟪对),Pa'
.矾为泵吸入口，捧出口处油，气，水摁食物的平均漉建l'，为泵吸入口处单位覆量
流体中的气体体积,m'/kg|为单位质量流体中藏体体积,mllm为多变指数t无鞫狄. 式(2)中，各璜的物理意义如下;排量与油耗
回收膏日期tl帕3一o，一27审膏人t岳相安
0此盘曩熏人.孽膏干.曼.1●6l擎生.1982年毕业千太庚石油掌嚏开发秉鬻抽专韭.讲■.曩士研究生.科研
肯冉.纛柏工量.
-
第4期酥涛平等：抽油泵的散率与排蠡秉毁
(1)擘(Ⅳ.一Ⅳ:)是抽油泵为了提高单位质最流体的位置所消耗的能量;
(2)1it-[(鲁)一1]是在多变过程中.抽油泵为了提高单位质量流体中气体
的压力所消耗的能量;
(3)(—t)是抽油泵为了提高单位质量流体中液体的压力所消耗的能量
(4)÷(；一)是抽油泵为了提高单位质量流体的动能所消耗的能量;
(5)gE是抽油泵给予单位质量流体的能量.
将式(2)代入式(1)中，得
一
{g(Ⅳ一Hz)+兰户[(鲁)一I]4-Vl(：一)+吉(口l一口;)}(3)
2抽油泵的排量系数
抽油泵的排量系数是指抽油机井的实际产液量与抽油泵的理论排量之比，即(4).P一'4J
式中为抽油泵的排量系数，无因次;0.为抽油机井的实际产液量,m/s;Q为抽油泵的
理论排量,m/s.
过去曾一度将此排量系数定义为泵效j.事实上它并不能准确地从能量角度表示抽
油泵的效率，它只表示抽油机并的实际产液量占抽油泵理论排量的份额.实际生产中.由
于气体，抽油杆及油管的弹性伸缩，漏失及其它因素影响，排量系数始终小于1.
3泵效与排量系数的关系.
泵效着眼于从能量角度来表征泵的工作状况，而排量系数则着眼于从泵的实际排量
来表征泵的工作状况.尽管二者的着眼点不同，但所表征的对象都是抽油泵.因此，泵效
与排量系数之间存在着内在的联系.
3.1泵效与排量系数之间的数学关系式
在式(3)中，油，气，水混台物的质量流量可以由下式确定
G—Q(Po+.+.)(5)
式中为地面实际产油量,IT[/s，尸o,P，为地面生产的脱气原油，天然气，水的密度,
kg/m'；为生产油气比，等于产气量比产油量,m/m;，为生产水油比，等于产水量比
产油量m'/m'.
在式(4)中，抽油机井的实际产液量与抽油泵的理论排量可以由以下两式确定
=(1+V,)(6)
一(7)
式中,.为抽油泵柱塞的截面积,m；为光杆冲程,m，为抽油机冲数,times/rain.
将式(3)～(7)联立求解，得
=丽(+P,+P-y)×{(H一Ht)g+[(鲁)!一1]+
o49?
庚石油学院第l7卷1993年
(P)十()}(8)
此式即为泵效与排量系数之问的数学关系式.
3.2对泵效与排量系数关系的进一步分析
式(8)虽然给出丁泵效与排量系数之间的数学关系式，但值得注意的是，与
之间并非呈简单的线性关系.这是因为:
(1)对抽汲参数一定的某一抽油机井，假设其产液量一定，而产气量发生变化.此时, 泵的排量系数是一个定值；但是，随着产气量的变化.流体的总质量流量将发生相应的变
化，同时，抽油夏为提高单位质量流体中气体的压力所消耗的能量也发生变化，而使泵的
输出功率及泵效发生非线性变化.于是.泵效与排量系数之间便不可能有线性关系存在.
当然，在实际生产中，当产气量发生变化时，由于气体的影响，泵的工作状况及排液量
都将麓生变化.但是，气体对泵的排量系数的影响主要通过泵内气体的体积变化而反映出
来.从而气体对泵效的影响不仅与泵内气体的体积变化有关，而且与产气量变化所引起的
流体总质量变化，油管中油，气，水混合物流动规律的变化及油管压力分布等因素有关.也
就是说，同样的气体，对泵效及排量系数的影响机理及影响程度却不尽相同.因此，对某一
确定的抽油机井，即使抽汲参数一定，当其产气量或生产油气比不同时，泵效与排量系数
之间的比例关系也不相同.
(2)由式(8)可以看出，泵效是压
力，温度，流体物性，下泵，深度，抽汲参数,
气液流量及排量系数等参数的函数，而
排量系数又是下泵深度，抽汲参数及气
液流量等参数的函数.所以，泵效是
关于下泵深度，抽汲参数及气液流量等参
数的复合函数.即当其它条件一定时，下泵
深度或抽汲参数的变化，不仅会对排量系
数与泵效产生直接影响，而且由此引
起的排量系数的变化又将对泵效产
生影响.因而，泵效与排量系数已远
非简单的线性关系.
泵效中综合考虑了抽油泵在工作中所
做的各种功，而排量系数却只注重了抽油
机井的实际产液量.因此，对一口正常生产
的抽油机井来说，当其抽油泵的工况发生
I
圈1泵效与#量系教的美幕圈
变化而使排量系数有所提高时.其泵效也将会有相应的提高；但当泵效提高时.排量系数
却并不一定眈提高.在数值上，每一抽油泵的效率都大于其捧量系数.即
>(9)
国1是用大庆萨南油田117井次的实际资料作出的泵效与排量系数ap的关系图.图中
所有点都位于与轴成45的斜线之上，与式(9)完全相符.
革4期菲诗平等：抽油泵的敏率与排量杀甜
表I抽油泵的散牢与排量系数
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