6.4.1 静载荷在线视频

同学们好

从本节开始我们学习悬点的载荷计算

首先本节我们介绍静载荷

所谓的静载荷指的就是

在抽油机的运动过程中

不受运动状态一直存在的载荷

我们称为静载荷

在整个的抽油系统当中

上下冲程的运动

在悬点一直受到的载荷

有哪些呢

首先我们知道

抽油杆柱一直连接在悬点上

上下运动

悬点一直受到杆柱的重力作用

其次油管内泵以上的液柱

对于悬点

有没有载荷的作用

这要取决于柱塞是否受到柱塞以上的

液柱的压力

柱塞是否受到压力取决于

柱塞上游动阀的开启状态

游动阀如果开启的状态之下

整个的液柱压力应该是作用在了

泵筒的下端

只有游动阀在关闭的状态下

柱塞以上的液柱压力才会作用在柱塞上

通过抽油杆作用在了悬点上

因此我们需要对上下冲程游动阀的

开启状态分别的进行分析

首先我们先看一下上冲程的静载荷

上冲程中

整个的抽油杆柱是连接在悬点上的

而悬点所受的抽油杆柱的重力

而这个时候我们需要强调的是

杆柱的重力是指杆柱在空气中的重力作用

同学们可能会问

这个时候杆柱不是浸没在

油管的液体当中的吗

为什么没有浮力的作用

在这里面

我们知道在上冲程的过程中

游动阀是处于关闭的状态

关闭的游动阀就意味着杆柱它的下端面

是跟柱塞紧密相连的

也就意味着杆柱的下端面

没有受到压力的作用

因次在上冲程中杆柱是在空气中的重力

作用在了悬点上

这一点希望大家要特别的注意

除了杆柱的重力之外

我们知道因为游动阀的关闭

使得柱塞以上的液柱压力

要作用在柱塞上面

这一部分的载荷我们称为

作用在柱塞上的液柱载荷

那么这个液柱载荷它的承压面积又是多少呢

我们知道

杆柱连接在柱塞上

这个时候的承压面积

应该是柱塞面积减掉杆柱的截面积

液柱载荷应该等于柱塞的截面积

减去杆柱的截面积

再乘以杆柱的长度

乘以液体的密度

再乘以重力加速度

这个就是作用在柱塞上的液柱载荷

那么刚才介绍的两个载荷在整个的

悬点载荷中份额是非常大的

除此之外

还有没有其他的载荷力的作用

我们来看一下这样的一个受力分析图

我们知道在油管的管口位置所处的压力

称为油压

这个油压应该通过

液柱的传递会作用在柱塞的截面积上

当然这个时候的受力面积应该是

要减掉杆柱的截面积

所以作用在柱塞上的井口油压

它产生的载荷应该是Pt油压乘以

一个环形的面积

还有一个

我们来看

对于泵腔之内来说

如果在上冲程的时候

固定阀是打开的

泵腔内部和环空之间是连通的

这个时候环空液柱所产生的沉没压力

会对在泵腔内柱塞的下端面

产生一个上顶力的作用

这个上顶力我们称为作用在柱塞上的

泵吸入压力

那么这个吸入压力是怎么算的

首先沉没压力乘以作用的面积

显然应该是柱塞下端面的全面积

那么吸入压力又等于什么呢

等于沉没压力

这段液柱产生的沉没压力

减掉过阀的阻力

也就是过固定阀孔的阻力

沉没压力又等于什么呢

沉没压力应该等于套压

作用在液面上的套压加上这段液柱

产生的压力

Hs就是我们说的沉没度

这一段的密度

等于什么

这个地方需要给大家强调的是

在正常生产的油井当中

如果有油水混合的话

那么经过一段时间的生产

在泵口以上这一部分产生的

应该是纯油柱

那么这段纯油柱产生的

沉没压力的密度

应该是油的密度

那么以上我们介绍了上冲程的静载荷

应该是杆柱载荷加上液柱载荷

再加上因为油压产生的载荷

减去一个上顶的载荷

也就是沉没压力产生的一个载荷

而这时如果考虑杆柱的浮力

应该是杆柱的干重减去它的浮力

得到一个杆柱浸没在液体中

承受浮力的时候的一个重量

同样

我们说实际的液柱载荷

它的作用面积应该是去除杆柱的截面积的

那么如果将液柱载荷认为是

作用在柱塞的全面积上

我们把它记为Wl’

我们可以看到上冲程的静载荷

也可以等于考虑浮力的杆柱载荷

加上作用在柱塞全面积上的液柱在荷

再加上油压

再减掉沉没压力的载荷

这两个载荷值是完全相同的

为什么要写成这样一种形式呢

是为了跟我们下面所介绍的

下冲程的静载荷相对比

我们来看一下下冲程的静载荷

下冲程的杆柱重力

应该是考虑浮力的杆柱重力

为什么这么说呢

是因为在下冲程的过程中

固定阀关闭

游动阀打开

游动阀的开启就意味着

杆柱的下端面露出

液柱压力作用在下端面上

使得杆柱受到浮力的作用

除此之外

还应该有作用在杆柱上的

井口油压

井口油压作用在杆柱上

跟上冲程的时候有什么不同呢

是因为杆柱浸没在液体中

井口的油压就会作用在杆柱的下端面上

这个压力应该是减小了悬点的载荷

值的大小应该是油压乘以杆柱的截面积

我们刚才讲的液柱载荷

在下冲程的时候有没有呢

我们来看

下冲程的时候

因为游动阀开启

柱塞以上的部分

跟泵腔是连通的

柱塞以上的液柱载荷会通过游动阀

作用在了泵筒的下端

而泵筒又连在哪了

泵筒是连接在油管上的

因此下冲程的时候

液柱载荷不是不存在

而是没有作用在柱塞上

而作用在了油管上

所以悬点载荷里面是不包含液柱载荷的

从以上的分析我们可以看出

上下冲程因为液柱载荷作用在柱塞上

和不作用在柱塞上

使悬点有一个

载荷上的非常大的差别

正是因为有这样的一个差别

使得抽油机整个的系统它的受力

是非常不均衡的

我们就要想办法去消除这样一个

不均衡的变化

以上

就是我们介绍的静载荷的主要内容

同学们

再见