当前课程知识点:Production Engineering > Chapter 6 Sucker Rod Pumping(II) > 6.6 Volumetric Efficiency of Pump > 6.6.2 Gas Effect on Pump Performance
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同学们好
本节中我们学习气体对泵工作的影响
首先我们先看一个概念 什么是防冲距
防冲距是驴头处于下死点的时候
柱塞与固定阀之间的距离
这个是什么意思呢
就是将驴头下放到下死点
杆柱下行到最下
柱塞也在最下的位置
这个时候如果柱塞落在了
泵筒固定阀这个位置上
也就是到了最低点
上提杆柱在悬点上固定住杆柱
上提的这段距离我们就称为防冲距
为什么要有这一段防冲距呢
道理就是在抽机上下运动的过程中
因为惯性载荷的作用或者是杆柱的振动
使得柱塞有可能会碰到泵筒的下端
也就是碰到固定阀的这个位置
为了防止这种碰撞
就使得柱塞在下死点的时候上提一段距离
是出于安全的考虑
这就是防冲距的概念
那么下面我们重点的去研究
泵的充满程度是如何确定的
在这样的一个示意图里面表达了
由柱塞下死点的位置到上死点的位置之间
泵筒之内发生了什么样的变化
为什么要强调上冲程的过程呢
我们知道在上冲程的过程中柱塞上行
泵腔里面吸入液体
也就是说如果在上冲程中
整个柱塞让出的容积都被液体占据了
使得这个泵的工作达到了最佳的一种状态
而在上冲程中让出了柱塞的容积之后
没有完全被液体占据
泵的效率就打了折扣
所以我们研究在上冲程的过程中
泵内充满的程度是什么样
这个充满程度指的就是
柱塞让开了一段容积之后
所谓的柱塞让出的容积
也就是由这个位置到这个位置
Vp让出了这样的一些容积
真正的进入到泵筒之内的液体
我们称为Vl’
而上部就是被气体占据了
我们称为Vg
这一段Vl’和整个柱塞让出的容积
之间的一个比例
我们就称为泵的充满程度
在这里面我们就重点地研究
这个充满程度跟哪些因素有关
是如何计算的
我们来先看一下两个重要的概念
一个是泵内的气液比
泵内的气液比指的就是
进泵的这段气体和进泵的液体
之间的这样一个比例
而气体它的比例是怎么产生的呢
这个地方这个公式里面
Rp表达的是生产气液比
Rs表达的是溶解气液比
这两个之间的差值表达的就是
在上冲程进泵的这个状态之下
气体的量的多少
那么这种气体的量的多少
显然跟压力是有关系的
这里面就用到了一个压力的就地化的问题
也就是将地面条件之下的气体的比例
折算到了进泵的这个条件之下
这里面p0表达的是地面条件之下的压力
p表达的是在上冲程进泵的
这个条件之下的压力
温度T和T0相对应的
也是不同的这样一种状态
这个就是泵内气液比的计算
第二个概念叫做余隙比
余隙比表达的意思是什么呢
指的就是在下死点对应的柱塞这个位置
到泵筒的下端固定阀这个位置有一段液体
这一段液体跟整个的柱塞行程
让出来的容积之间的这个比例
就称为余隙比
这段余隙比其实相当于
前面我们讲的防冲距拉开的这段距离
它里面充填的液体在下死点到上死点
整个柱塞行程过程中这段液体
一直存在于泵筒里面
这个比例就称为余隙比
好了 了解这样两个概念之后
我们来看一下泵的充满程度是怎么计算的
这是一个推导的过程
我们首先从泵的充满程度的定义开始
充满程度等于液相比上柱塞让出来的容积
也就是Vl’比上Vp
那么Vl’是用Vp减掉Vg
也就是说让出来的容积
其中减掉气体的这一部分
也就等于1减去Vg比上Vp
我们重点就来看一下这个Vg和Vp
之间是个什么关系
通过这样的两个示意图我们发现
Vp加上Vs是整个的泵的全部的容积
可以用这个式子来表达
另外的一种表达方式是Vg加上Vl
也就是气相的量加上全部的液相的量Vl
继续的把它展开我们来看Vs
我们可以用K乘以Vp来表达
K就是刚才所说的余隙比
而这里面的Vl我们可以用
Vg比上R来表达
R就是泵内的气液比
将这个式子整理我们就可以得到了
Vg和Vp之间的关系
就是这个式子表达出来的
这两个变量之间的关系
这个关系带入到
我们这个充满程度的定义式里面
我们就可以得到了一个重要的公式
就是泵的充满程度的计算公式
1减KR比上1加上R
有了这样一个公式我们就来看一下
有哪些因素影响了泵的充满程度
首先我们可以看到R越小的时候β是越大的
也就是说泵内的气液比越小
泵的充满程度就越高
如何获得比较小的泵内的气液比呢
我们讲通过增加泵的沉没度
也就是增加泵的沉没压力
或者是使用气锚分气
可以得到比较小的气液比
另外就是K值越小β呢就越大
那么K值表达的是一个余隙比
也就是尽量的减小防冲距
就可以减少余隙
然后可以获得比较高的泵的充满程度
当然这一条是在安全的前提之下
才可以这样做的
这就是本节我们介绍的主要内容
同学们再见
-1.1 Main Tasks of Production Engineering
--1.1 Main Tasks of Production Engineering
-1.2 Flow in Production System
--1.2 Flow in Production System
-Problems
--Chapter 1 - Problems
-2.1 IPR Curve and Well Productivity
--2.1.1 Single-Phase Oil Inflow Performance Relationships
-2.2 Vogel's IPR and Applications
--2.2.2 Determination of IPR Curves Using Vogel's Equation
--2.2.3 Skin Factor and Flow Efficiency
--2.2.4 Extension of Vogel's Equation for Non-Complete Wells
--2.2.5 Combination Single-Phase Liquid and Two-Phase Flow
-Problems
--Chapter 2--Problems
-3.1 Two-Phase Flow in Wellbore
--3.1.1 Flow Regimes in Vertical Flow
-3.2 Two-Phase Vertical Flow Pressure Gradient Models
--3.2.1 Two-Phase Pressure Gradient Equations
--3.2.2 Predicting Gas-Liquid Flow Regimes Using the Okiszewski Correlation
--3.2.3 Pressure Gradient Calculation Using the Okiszewski Correlation
-3.3 Vertical Lift Performance
--3.3 Vertical Lift Performance
-Problems
--Chapter 3--Problems
-4.1 Nodal Analysis Approach
--4.1.2 Solution Node at Bottom of Well
--4.1.3 Solution Node at Wellhead
-4.2 Flow through Chokes
--4.2.2 Solution Node at Choke
-Problems
--Chapter 4--Problems
-5.1 Principles of Gas Lift
--5.1.2 Initial Kick-off of Gas Lift
-5.2 Gas Lift Valves and Gas Lift Completions
-5.3 Gas Lift Design
--5.3.1 Gas Lift Design for Specific Production Rate
--5.3.2 Gas Lift Design for Specific Injection Rate
--5.3.3 Kick-off Procedure with Unloading Valves
--5.3.4 Design Depths of Unloading Valves
-Problems
--Chapter 5--Problems
-6.1 Introduction of Surface and Downhole Equipment
-6.2 Operating Principle of Sucker Rod Pumps
-6.3 Pumping Unit Kinematics
--6.3.1 Motion of Polished Rod-Simple Harmonic Motion
--6.3.2 Motion of Polished Rod-Crank and Pitman Motion
-6.4 Polished Rod Load
--6.4.3 Peak Polished Rod Load and Minimum Polished Rod Load
-Problems
--Problems for chapter 6: Sucker Rod pumping I
-6.5 Calculation of Counterbalancing, Torque and Power
--6.5.1 Balance of Pumping Unit
--6.5.2 Counterbalancing Calculation
--6.5.3 Torque and Torque Factor
-6.6 Volumetric Efficiency of Pump
--6.6.2 Gas Effect on Pump Performance
--6.6.3 Measures of Enhancing Pump Volumetric Efficiency
-6.7 Design of Pumping System
--6.7.1 Strength Calculation and Design of Sucker Rod Strings
--6.7.2 Design Procedures of Pumping System
-6.8 Analysis of Sucker Rod Pumping Well Conditions
--6.8.1 Acoustic Surveys and Analysis of Annular Liquid Levels
--6.8.2 Introduction of Dynamometer Card
--6.8.3 Typical Dynamometer Cards
-Problems
--Problems: Chapter 6: Sucker Rod Pumping (II)
-7.1 Water Injection System
--7.1.1 Water Resources and Water Treatment
--7.1.2 Introduction of Water Injection System
-7.2 Injectivity Analysis
--7.2.1 Injectivity and Injectivity Index Curves
-7.3 Injection Tubing String
--7.3 Introduction of Injection Tubing Strings
-7.4 Analysis and Application of Injectivity Index Curves
--7.4.1 Analysis of Injectivity Index Curves
--7.4.2 Injection Choke Deployment
-Problems
--Chapter 7--Problems
-8.0 Introduction
-8.1 The Fracturing of Reservoir Rock
--8.1.1 Basic Rock Mechanics Parameters
--8.1.4 Fracture Initiation Conditions
-Problems
--Chapter 8(I)--Problems
-8.2 Fracturing Fluids
--8.2.2 Fluid-Loss Properties of Fracturing Fluids
--8.2.3 Rheological Properties of Fracturing Fluids
-8.3 Proppants
-8.4 Hydraulic Fracturing Design
--8.4.1 Productivity Index of Hydraulic Fracturing Wells
--8.4.2 Fracture Geometry Models
--8.4.3 Design Procedure for Hydraulic Fracturing
-Problems
--Chapter 8(II)--Problems
-9.0 Introduction
-9.1 Carbonate Acidizing
--9.1.1 Mechanism of Carbonate Acidizing
--9.1.2 Effect Factors of Reaction Rate
--9.1.4 Effective Distance of Live Acid
-9.2 Sandstone Acidizing
--9.2.1 Mechanism of Sandstone Acidizing
--9.2.2 Mud Acid Treatment Design
-9.3 Acidizing Treatment Technologies
--9.3.2 Acidizing Treatment Operations
-Problems
--Chapter 9--Problems
-Final Exam