抽油机井液压反馈减载装置研究与应用

　　0 引言

　　根据液压反馈减载装置由2级柱塞等部件组成。其截面积差为液流通道的流动面积。通道过大使装置失去减载作用或工艺上难以实现，过小使液流阻力增大甚至无法满足正常生产需求。需要对柱塞及通道进行优化。装置产生的减载力方向始终向上。根据抽油机运行过程中载荷变化规律，上冲程时悬点承受很大的载荷，下冲程时承受较小载荷。考虑减载力后，有可能造成杆柱下行困难，不利于抽油机正常运行。有必要对装置下入深度优化分析。

　　1 装置合理泵径优选

　　两个柱塞之间由空心杆连接，即小柱塞排出的流体经过空心杆内通道进入大柱塞的腔体内，空心杆内径由2个柱塞大小的截面积差决定。当2个柱塞截面积差过大，使减载力过大，对下冲程产生不利的影响；当面积差过小，流体在空心杆内产生较大流动阻力和难以满足杆柱强度要求，大柱塞供液不足和小柱塞内液体排不出去，装置无法正常运行。因此，需要合理选择两级柱塞与空心杆的匹配。

　　空心杆直径与2个柱塞之间的关系由下式表示：

　　依据某单位目前的单井产液量，大柱塞利用Φ70mm泵径完全可以满足正常生产需求，柱塞A的泵径按照目前石油行业标准规定的泵径计算，対应空心抽油杆的内径见表1。

　　从计算结果来看，柱塞A泵径选择44mm，相应的空心杆内径为43.9mm，即柱塞A的理论流量与空心杆的排量更加相近。说明在相近排液压力情况下，应用Φ70mm与Φ44mm组合泵对泵内液体流动最有利。同样，可以确定其它柱塞尺寸与空心杆间关系。

　　2 装置合理下入深度优化

　　根据液力反馈装置的工作原理及结构，结合抽油机井悬点载荷计算方法，对装置应用进行受力分析。按照泵挂深度1000m，泵径Φ38mm，Φ73mm油管，抽油杆Φ22mm，冲程2.1m，冲次4min-1。装置泵径依据优选数据，并安装在泵上10m处。油井含水80%，沉没度200m。计算后得到：减载力为21.25KN，方向始终向上，最大、最小悬点载荷分别为40.80KN、24.71KN。可见应用减载装置后抽油井下行比较困难。有必要优化装置下入深度。

　　根据抽油井杆柱运行规律，假设装置下入新的中和点，在此深度装置产生的向上作用力，已经被杆柱的重量所平衡。因此取该点作为装置下入的合理深度。该点杆柱受到两方面的作用力：一是杆柱及柱塞在流体中的重力WL，二是装置产生的向上作用力F减和动载荷W动。二者作用力大小相等。

　　Wl=F减+W动

　　设装置下入深度为x，将具体变量代入上式，整理后得到：