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活塞對泵腔內氣體壓縮耗進行定量分析
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為了確定活塞壓縮耗能,下面由肯富來水泵進行耗能公式推導。
設某口生產井沉沒度h米,掛泵深度為L米,所下泵徑為米,抽油機的沖次為n次/分,泵效為,電機輸入功率為P千瓦,抽油機的地面沖程為S米,因油管和抽油桿的彈性伸縮造成的沖程損失為S損。
1、計算抽油泵當驢頭處于死點時,泵腔內被壓縮的氣體體積(或氣柱高度)由于泵效為,因沖程損失漏失造成的泵效損失為損。那么在不考慮損失的情況下,泵腔內氣柱的高度h氣;不考慮沖程損失,泵腔內氣柱的高度m泵效。
在考慮沖程損失的情況下,氣柱的高度為:h氣=s×(1-)-s損
2、由于所用抽油泵的活塞直徑為米,抽油泵活塞面積為A=×(2)2=42
活塞壓縮氣體的過程中開始泵腔內壓力P1(MPa),游動凡爾打開時泵腔內壓力P2(MPa)不管活塞氣體怎樣壓縮,活塞對氣體所做的功是只考慮結果,不考慮過程。但就氣體在被壓縮的過程中,氣體內的壓力是均勻增加的,即壓縮氣體的壓力可視為(P1P2)/2,那么抽油機在一個沖次中,壓縮氣體耗能。
w=(p1p2)/2×A×h
w:抽油機在一個沖次中,壓縮氣體耗能,KJ
抽油機的沖次為n次/分,那么每分鐘壓縮氣體耗能為:w1=n(p1 p2)/120×A×h
舉例說明:某有桿抽油井=6次/分,=441000m泵的沉沒度為400m,泵掛深度為1800m,抽油機的沖程為4.8m,沖程損失為0.3米,下入泵的活塞直徑為=441000m,生產泵效=40,電機的輸入功率P=14千瓦。
計算表明,有近30的抽油桿的勢能,轉化為泵腔內氣體的內能。然而這部分能量伴隨氣體進入生產管柱,有一部分則轉化為對管內液體舉升的能量。
由于在氣柱膨脹對生產管柱內的流體舉升的過程中,存在嚴重的滑脫效應,那么有多少能量用來舉升流體的呢通過對氣舉生產方式的研究,一般情況下,氣舉生產方式的系統效率為25左右,進入生產管柱的高能氣體轉化為管柱內流體的舉升能量最多在25左右。這也就是說,通過抽油泵活塞進入生產管柱的高能氣體最多也只有25轉化為生產管柱內流體的勢能,因此,對舉例中的有桿抽油系統來看,因氣體的存在,造成的能量損耗為p耗=30.8(1-25)=23.1.
由此定量分析佛山水泵廠可知:有電機輸入能量的30.8在活塞泵腔內氣體時耗掉,壓縮的高能氣體進如生產管柱后對液體進行舉升時,有23.1的能量因氣體滑脫效應而耗掉。
由于在氣柱膨脹對生產管柱內的流體舉升的過程中,存在嚴重的滑脫效應,那么有多少能量用來舉升流體的呢通過對氣舉生產方式的研究,一般情況下,氣舉生產方式的系統效率為25左右,進入生產管柱的高能氣體轉化為管柱內流體的舉升能量最多在25左右。這也就是說,通過抽油泵活塞進入生產管柱的高能氣體最多也只有25轉化為生產管柱內流體的勢能,因此,對舉例中的有桿抽油系統來看,因氣體的存在,造成的能量損耗為p耗=30.8(1-25)=23.1。
由此定量分析佛山水泵廠可知:有電機輸入能量的30.8在活塞泵腔內氣體時耗掉,壓縮的高能氣體進如生產管柱后對液體進行舉升時,有23.1的能量因氣體滑脫效應而耗掉。
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