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【摘要】随着社会的不断发展与进步，社会对石油的需求量不断加大。抽油机井工作环境特殊，影响油井生产效率的因素众多，比如抽油泵柱塞运动规律、悬点运动规律等。本文从抽油机井采油设备工作动态角度出发，先分析了其工作环境，然后重点从三个方面分析了抽油机井采油设备工作动态模型，并在此基础上提出了相关的改进措施，旨在为后期的研究提供参考。
【关键词】抽油机井；模型；采油设备
石油是我国工业生产的重要能源，在加快经济发展，提高人民生活水平方面具有重要的作用。由于抽油机井采油设备工作环境比较特殊，且受多方面因素的影响。为此，很对人对此提出了研究，建立抽油机井采油设备工作动态模型，旨在提高抽油机井的生产效率。
一、建立抽油机井采油设备工作动态模型的重要意义
随着工业化进程的不断加快，石油在社会中的作用日益凸显，其应用领域涉及多个方面。在抽油机井采油过程中，由于其环境特殊，开采难度大，建立抽油机井采油设备工作动态模型具有重要的意义，具体体现在以下两个方面。
（一）提高抽油机井生产效率的需要
在抽油机井的采油过程中，受技术、经济等多方面的影响，抽油机井采油设备在工作的过程中，多方面的问题没有得到良好解决，泵阀球运动规律、流体进泵阻力等。因此，必须要加强抽油机井采油设备工作状况方面的研究，建立一系列的模型，从而不断提高抽油机井生产效率。
（二）实现节能降耗目标的需要
随着节能降耗观念的不断发展，节能降耗观念深入人心。采油设备能源耗费大，更应做好节能降耗工作。因此，人们需要加强抽油机井采油设备工作状况的研究，从节能降耗角度出发，建立抽油机井采油设备工作动态模型，实现节能降耗目标，促进社会的可持续发展。
二、关于抽油机井采油设备工作动态模型
（一）抽油机井采油设备工作动态模型研究现状
在抽油机井工作过程中，影响油井生产效率的因素比较多，本文主要从泵阀球运动规律、抽油泵柱塞运动规律和井筒流体进出泵阻力这三个角度出发，分析目前模型研究现状。
1、泵阀球运动规律模型
就目前情况来看，关于抽油泵阀球运动规律方面的研究还不够完善。在研究的过程中，虽然采用了力学与数学模型，但是都比较简单，实际应用价值不高。比如鲁延丰和葛占玉在《抽油泵泵阀运动规律研究》[1]中，将油泵泵阀的魏氏效应考虑其中，并建立了相关的数学模型，但这个模型没有考虑液体可压缩性对连续流的作用，而且也没有将阀球动态特性考虑在内，缺乏实际价值。此外，国外对此也做出了相关研究，比如阿道尔夫[2]在1968年，建立一个二阶非线性常微分方程，这个模型有效弥补了鲁延丰和葛占玉所建立模型的不足，但是在描述泵阀球在开启和关闭这两个过程中的运动规律方面，还存在一些缺陷。孟英峰等人在《往复泵泵阀运动规律》[3]一文中，建立了常微分方程，但仍然存在不足，即在升程中存在奇点问题。随后，为了研究出泵阀球运动规律，赵胜[4]等人，在阿道尔夫研究的基础上，对其模型进行简化，假设阀球的直径远远大于其升程，并且没有考虑阀盘运动的惯性力，最终得到关于阀球运动规律的解析计算公式。董世明[5]在这方面的研究中，借鉴前人的经验，建立了泵运动规律数学模型，仿真度较高。但是，在这个模型中，没有考虑到阀球的公转和自转。因此，它也存在一定程度上的误差。
2、抽油泵柱塞运动规律模型
抽油泵柱塞运动规律对于抽油机井采油效率具有重要的影响。葛占玉[6]等人在《井下抽油泵柱塞与泵筒运动规》一文中，充分利用三元振动模型，其中考虑了三个方面的振动，即油管柱、抽油杆柱以及井筒油柱，最终建立了数学模型，为后期研究抽油泵故障原因、井下工作机理这两个方面提供重要的参考。但是，这个模型没有考虑到流体通过泵阀处的水力损失，而且将此方法用于分析非均质的井筒液体时，会产生误差。
此外，刘猛[7]等人在《使用混合杆柱时抽油泵柱塞的超冲程》一文中，研究了抽油杆振动规律，并建立了偏微分方程，然后再利用固有函数法来对方程进行求解，从而得出了关于抽油泵柱塞运动的无穷级数解析计算式。
3、井筒流体进出泵阻力模型
就目前情况来看，国内外的很多研究人员对此做出了研究。但是，在抽油机井的实际工作中，一方面，影响泵阀阻力的因素非常多；另一方面，流体进出泵规律也比较复杂。因此，关于这方面的研究，关于其阻力计算多为经验公式。张琪等[8]人在这方面的研究中，全面总结了泵阀流体流动阻力，充分利用流体力学的相关知识，最终得出了关于泵阀阻力的理论计算式，从而分析出其大小与泵阀结构、流体密度的相关性。姚建设[9]在这方面的研究中，对不同的抽油泵进行试验研究，经过反复研究，得出泵阀系统的流体阻力损失情况，最终得出影响泵阀阻力的因素，并且绘画出试验曲线。在上述研究中，虽然取得了一定的成果，但是没有全面考虑影响流体进出泵阻力因素，存在一定的局限性。
（二）改进抽油机井采油设备工作动态模型的建议
针对目前抽油机井采油设备工作动态模型研究情况来看，取得了一定的进展，有利于提高工作效率和实现节能降耗。但是，在这三个方面的研究中，均存在一定的局限性。因此，在以后的研究中，需要做好以下几个方面的工作。第一，在泵阀球运动规律模型研究中，应该将阀球的自转和公转纳入考虑范围之内，从而最大程度上减小误差。第二，在抽油泵柱塞运动规律模型研究中，应该考虑影响柱塞运动规律的因素，比如流体进出泵阻力，从而不断完善其模型研究。第三，在井筒流体进出泵阻力模型研究中，需要全面考虑其影响因素，包括泵阀结构、粘度、流体密度和流速等。
结束语
随着社会的不断发展与进步，抽油机井采油工作的重要性日益凸显。因此，为了有效提高抽油机井生产效率和实现节能降耗目标，人们必须要不断总结前人研究经验，在此基础上，综合考虑多方面的影响因素，不断加强研究，解决目前模型研究中存在的问题，最大程度上减小误差，建立操作性强、具有实际应用价值的模型，用以指导抽油机井工作，促使采油作业的良好发展。
参考文献
[1]葛占玉，鲁延丰.抽油泵泵阀运动规律研究[J].石油大学学报，1995，19（1）：66-69.
[2]S.D.L.Lekia and R.D.Evans.A coupled rodand fluid dynamic model for predicting the behavior of sucker rod pumping system.SPE21664.1991：296-334.
[3]孟英峰，梁红，张仲良.往复泵泵阀运动规律的建模与仿真[J].石油机械，1995，23（5）：16-20.
[4]赵胜.往复泵泵阀的设计计算[J].化工与通用机械，1981：8-9.
[5]董世民，姚春东，刘春忠等.抽油泵泵阀运动规律的计算机仿真[J].系统仿真学报，2000，12（2）：116-119.
[6]葛占玉，刘庆.井下抽油泵柱塞与泵筒运动规律的研究[J].石油大学学报，1993，17（6）：56-61.
[7]刘猛，万邦烈，陈如恒.使用混合杆柱时抽油泵柱塞的超冲程[J].石油机械，1998，26（1）.
[8]张琪.采油工程原理与设计[M].东营：石油大学出版社，2000.
[9]姚建设.抽油泵泵阀的流体阻力试验[J].石油机械.1993，21（3）：21-25.
【关键词】抽油机井；模型；采油设备
石油是我国工业生产的重要能源，在加快经济发展，提高人民生活水平方面具有重要的作用。由于抽油机井采油设备工作环境比较特殊，且受多方面因素的影响。为此，很对人对此提出了研究，建立抽油机井采油设备工作动态模型，旨在提高抽油机井的生产效率。
一、建立抽油机井采油设备工作动态模型的重要意义
随着工业化进程的不断加快，石油在社会中的作用日益凸显，其应用领域涉及多个方面。在抽油机井采油过程中，由于其环境特殊，开采难度大，建立抽油机井采油设备工作动态模型具有重要的意义，具体体现在以下两个方面。
（一）提高抽油机井生产效率的需要
在抽油机井的采油过程中，受技术、经济等多方面的影响，抽油机井采油设备在工作的过程中，多方面的问题没有得到良好解决，泵阀球运动规律、流体进泵阻力等。因此，必须要加强抽油机井采油设备工作状况方面的研究，建立一系列的模型，从而不断提高抽油机井生产效率。
（二）实现节能降耗目标的需要
随着节能降耗观念的不断发展，节能降耗观念深入人心。采油设备能源耗费大，更应做好节能降耗工作。因此，人们需要加强抽油机井采油设备工作状况的研究，从节能降耗角度出发，建立抽油机井采油设备工作动态模型，实现节能降耗目标，促进社会的可持续发展。
二、关于抽油机井采油设备工作动态模型
（一）抽油机井采油设备工作动态模型研究现状
在抽油机井工作过程中，影响油井生产效率的因素比较多，本文主要从泵阀球运动规律、抽油泵柱塞运动规律和井筒流体进出泵阻力这三个角度出发，分析目前模型研究现状。
1、泵阀球运动规律模型
就目前情况来看，关于抽油泵阀球运动规律方面的研究还不够完善。在研究的过程中，虽然采用了力学与数学模型，但是都比较简单，实际应用价值不高。比如鲁延丰和葛占玉在《抽油泵泵阀运动规律研究》[1]中，将油泵泵阀的魏氏效应考虑其中，并建立了相关的数学模型，但这个模型没有考虑液体可压缩性对连续流的作用，而且也没有将阀球动态特性考虑在内，缺乏实际价值。此外，国外对此也做出了相关研究，比如阿道尔夫[2]在1968年，建立一个二阶非线性常微分方程，这个模型有效弥补了鲁延丰和葛占玉所建立模型的不足，但是在描述泵阀球在开启和关闭这两个过程中的运动规律方面，还存在一些缺陷。孟英峰等人在《往复泵泵阀运动规律》[3]一文中，建立了常微分方程，但仍然存在不足，即在升程中存在奇点问题。随后，为了研究出泵阀球运动规律，赵胜[4]等人，在阿道尔夫研究的基础上，对其模型进行简化，假设阀球的直径远远大于其升程，并且没有考虑阀盘运动的惯性力，最终得到关于阀球运动规律的解析计算公式。董世明[5]在这方面的研究中，借鉴前人的经验，建立了泵运动规律数学模型，仿真度较高。但是，在这个模型中，没有考虑到阀球的公转和自转。因此，它也存在一定程度上的误差。
2、抽油泵柱塞运动规律模型
抽油泵柱塞运动规律对于抽油机井采油效率具有重要的影响。葛占玉[6]等人在《井下抽油泵柱塞与泵筒运动规》一文中，充分利用三元振动模型，其中考虑了三个方面的振动，即油管柱、抽油杆柱以及井筒油柱，最终建立了数学模型，为后期研究抽油泵故障原因、井下工作机理这两个方面提供重要的参考。但是，这个模型没有考虑到流体通过泵阀处的水力损失，而且将此方法用于分析非均质的井筒液体时，会产生误差。
此外，刘猛[7]等人在《使用混合杆柱时抽油泵柱塞的超冲程》一文中，研究了抽油杆振动规律，并建立了偏微分方程，然后再利用固有函数法来对方程进行求解，从而得出了关于抽油泵柱塞运动的无穷级数解析计算式。
3、井筒流体进出泵阻力模型
就目前情况来看，国内外的很多研究人员对此做出了研究。但是，在抽油机井的实际工作中，一方面，影响泵阀阻力的因素非常多；另一方面，流体进出泵规律也比较复杂。因此，关于这方面的研究，关于其阻力计算多为经验公式。张琪等[8]人在这方面的研究中，全面总结了泵阀流体流动阻力，充分利用流体力学的相关知识，最终得出了关于泵阀阻力的理论计算式，从而分析出其大小与泵阀结构、流体密度的相关性。姚建设[9]在这方面的研究中，对不同的抽油泵进行试验研究，经过反复研究，得出泵阀系统的流体阻力损失情况，最终得出影响泵阀阻力的因素，并且绘画出试验曲线。在上述研究中，虽然取得了一定的成果，但是没有全面考虑影响流体进出泵阻力因素，存在一定的局限性。
（二）改进抽油机井采油设备工作动态模型的建议
针对目前抽油机井采油设备工作动态模型研究情况来看，取得了一定的进展，有利于提高工作效率和实现节能降耗。但是，在这三个方面的研究中，均存在一定的局限性。因此，在以后的研究中，需要做好以下几个方面的工作。第一，在泵阀球运动规律模型研究中，应该将阀球的自转和公转纳入考虑范围之内，从而最大程度上减小误差。第二，在抽油泵柱塞运动规律模型研究中，应该考虑影响柱塞运动规律的因素，比如流体进出泵阻力，从而不断完善其模型研究。第三，在井筒流体进出泵阻力模型研究中，需要全面考虑其影响因素，包括泵阀结构、粘度、流体密度和流速等。
结束语
随着社会的不断发展与进步，抽油机井采油工作的重要性日益凸显。因此，为了有效提高抽油机井生产效率和实现节能降耗目标，人们必须要不断总结前人研究经验，在此基础上，综合考虑多方面的影响因素，不断加强研究，解决目前模型研究中存在的问题，最大程度上减小误差，建立操作性强、具有实际应用价值的模型，用以指导抽油机井工作，促使采油作业的良好发展。
参考文献
[1]葛占玉，鲁延丰.抽油泵泵阀运动规律研究[J].石油大学学报，1995，19（1）：66-69.
[2]S.D.L.Lekia and R.D.Evans.A coupled rodand fluid dynamic model for predicting the behavior of sucker rod pumping system.SPE21664.1991：296-334.
[3]孟英峰，梁红，张仲良.往复泵泵阀运动规律的建模与仿真[J].石油机械，1995，23（5）：16-20.
[4]赵胜.往复泵泵阀的设计计算[J].化工与通用机械，1981：8-9.
[5]董世民，姚春东，刘春忠等.抽油泵泵阀运动规律的计算机仿真[J].系统仿真学报，2000，12（2）：116-119.
[6]葛占玉，刘庆.井下抽油泵柱塞与泵筒运动规律的研究[J].石油大学学报，1993，17（6）：56-61.
[7]刘猛，万邦烈，陈如恒.使用混合杆柱时抽油泵柱塞的超冲程[J].石油机械，1998，26（1）.
[8]张琪.采油工程原理与设计[M].东营：石油大学出版社，2000.
[9]姚建设.抽油泵泵阀的流体阻力试验[J].石油机械.1993，21（3）：21-25.