抽油泵柱塞与泵筒间隙漏失量计算方法的研究

针对原抽油泵柱塞与泵筒间隙压差漏失流量计算方法的不足,依据抽油泵工作过程特点,考虑了泵筒内实际压力变化规律对柱塞与泵筒间隙漏失的影响,建立了柱塞与泵筒间隙瞬时漏失流量和累积漏失液体体积的仿真计算模型。该模型不仅适用于柱塞与泵筒正常间隙漏失的仿真计算,也适用于非正常间隙严重漏失的计算。计算实例表明,随着泵间隙加大,2种计算模型计算结果差距增大,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,可对泵示功图进行仿真,仿真示功图与实测示功图吻合较好。

考虑漏失的抽油泵示功图的计算机仿真模型

综合考虑柱塞的运动规律、泵筒内流体的可压缩性、柱塞与泵筒之间的间隙漏失量,建立了泵筒内流体流动的连续流方程。根据改进的连续流方程,建立了泵筒内液体压力、柱塞运动规律与柱塞泵筒间隙之间相互关系的数学模型,从而建立了泵筒内液体瞬时压力与泵示功图的仿真模型。仿真分析了柱塞与泵筒之间不同间隙时,泵筒内液体压力变化规律的时间历程曲线和泵示功图。仿真分析结果表明,柱塞与泵筒之间的间隙漏失不仅会导致固定阀滞后打开,而且会导致游动阀提前关闭。当间隙增大到一定程度时,会出现固定阀无法打开而导致抽油泵完全失效的状态。所建立的数学模型为完善漏失状态抽油机井动态参数的计算机仿真技术提供了理论基础。

齿轮泵最大困油压力解析式的建立与验证

为探求建立出能够计算齿轮泵最大困油压力的解析式以克服试验和仿真上的局限性,针对困油过程的压缩阶段,分有、无侧隙的2种情况,该文采用细长孔的流量公式计算出侧隙内的压差泄漏量,并在困油轴向泄漏路径适当简化的基础上,计算出困油的轴向泄漏量。然后由困油区内"困油容积对时间的变化率等于泄漏量"所处的瞬态位置计算出最大困油压力,其正确性采用现有文献的试验结果来验证。结果表明,在案例参数下,当侧隙由30μm变化到200μm,最大困油压力位置与卸荷槽关闭点所在位置的偏离率由18.2%下降到3.5%,说明侧隙越大,最大困油压力所处位置越接近于卸荷槽关闭点所在位置;侧隙内的卷吸流数量级为6,压差流数量级为4,卷吸流可以忽略不计;最大困油压力发生在理论卸荷槽所在位置和实际卸荷槽所在位置之间,大小受出口压力和转速共同的线性影响,采用细长孔的流量公式计算侧隙流量比薄壁孔流量公式更为精确。所建解析式可快速地精确求出最大困油压力及所处位置,可为最大困油压力的预估和卸荷槽布局提供参考。