活塞上、下活動(dòng)一次叫一個(gè)沖程。根據(jù)泵的工作原理可知，在一個(gè)沖程內(nèi)完成進(jìn)油與排油的過程。在理想情況下，活塞上、下一次進(jìn)入和排出的液體體積都等于活塞讓出的體積V。

活塞上沖程：吸入泵內(nèi)的油量V=f_p.s

式中??? f_p——活塞面積，m² ；

??????? s—— 光桿沖程長(zhǎng)度，m。

排出井外體積V ₁=（f_p –f_r）s

式中?? f_r ——抽油桿的截面積，m²。

活塞下沖程：泵吸入的油的體積V將通過游動(dòng)凡爾排到活塞上部的管中，由于有相當(dāng)沖程長(zhǎng)的一段光桿從井外進(jìn)入油管，因此，將排出井外體積V ₂= f_rs

所以活塞每一沖程（活塞上、下一次）排出井外的油體積V= V ₁+V ₂=（f_p –f_r）s+ f_rs=f_ps,即每一行程吸入泵內(nèi)油的體積分上、下沖程兩次排出井外。

每日排量q_t=1440nv????????????????????????????????

式中?q_t——泵的理論排量，m³/d；

????? n——沖次， 次/min；

其余符號(hào)同前。

在抽油井生產(chǎn)中，實(shí)際抽出的液量q，一般都比理論產(chǎn)量q_t低，兩者的比值叫抽油系數(shù)，或叫泵效，用η表示，即：

η=q/q_t

η愈大，說明泵的工作實(shí)效愈好，但在正常情況下，若η達(dá)到0.7_~0.8,就認(rèn)為泵的工作是良好的。只有自噴井剛轉(zhuǎn)入抽油時(shí)，油井

連抽帶噴，此時(shí)的η才接近或大于1。

實(shí)際生產(chǎn)中，η往往低于0.7，甚至很低。這是由于深井泵受各種因素影響的結(jié)果。

?

由于抽油桿、油管在工作過程中承受交變載荷，從而引起抽油桿和油管的彈性伸縮，使活塞沖程小于光桿沖程，并減少了活塞讓出的體積，造成泵效降低。以下就靜載荷及慣性載荷引起抽油桿、油管彈性變形，及其對(duì)活塞沖程的影響介紹如下：

1． 1．靜載荷對(duì)活塞沖程損失的影響

當(dāng)驢頭從下死點(diǎn)開始上行時(shí)，游動(dòng)凡爾關(guān)閉，液柱重量作用在活塞上，使抽油桿發(fā)生彈性伸長(zhǎng)，抽油桿雖然由下死點(diǎn)向上走了λ_r距離，即懸點(diǎn)從位置A移到B，但活塞尚未發(fā)生移動(dòng)，所以抽不出油，λ_r即為抽油桿柱的伸長(zhǎng)。

油管由于卸去液柱重量而縮短一段距離λ_t，懸點(diǎn)位置由B移至C，此時(shí)雖然通過抽油桿帶著活塞一起向上走了λ_t的距離，但活塞與泵筒之間仍無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此，抽不出油來，吸入凡爾也仍是關(guān)閉的。

當(dāng)驢頭位置由C繼續(xù)向上移動(dòng)時(shí)，活塞才與泵筒發(fā)生相對(duì)位移，井口出油，吸入凡爾打開吸入液體，一直移到上死點(diǎn)D點(diǎn)，走完上沖程。

由上述可知：驢頭沖程為s而活塞沖程為s_p。

則s-s_p=λ=λ_r+λ_t??????? ??????????????????????????????????

同理，懸點(diǎn)由上死點(diǎn)開始下沖程時(shí)，吸入凡爾關(guān)閉，排出凡爾打開，液柱載荷由抽油桿移到油管上，使抽油桿縮短λ_r，油管伸長(zhǎng)λ_t。當(dāng)驢頭下行λ=λ_r+λ_t 距離之后，活塞與泵筒才有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，才開始抽油。因此，下沖程與上沖程一樣，活塞沖程比驢頭沖程小λ值，λ稱為沖程損失。

由于沖程損失使泵效降低的數(shù)值ηλˊ為L(zhǎng)：_???

ηλ′=（s-s_p）/s=λ/s

λ值根據(jù)虎克定律算出：

λ=W_lˊL /E(1/f_r+1/f_t)=f_pr_lL² /E(1/f_r+1/f_t)???

對(duì)于多級(jí)抽油桿，以2級(jí)為例，λ值為：

????? λ=W_lˊ/E(L₁/f_r1+L₂/f_r2+L/f_t)?????

式中?λ——沖程損失，m；

????? W_l——上、下沖程中靜載荷之差，即液柱載荷，W_l= f_pr_lL*10^-4，N；

?f_p、f_r、f _t——活塞、抽油桿、油管截面積，cm²

?????? L——抽油桿柱總長(zhǎng)度，m；

???? γ₁ ——液柱重量，N/m³；

????? E ——鋼的彈性模數(shù)，2.1*10⁷N/cm²

^?? L₁、L₂ ——每級(jí)抽油桿的長(zhǎng)度，m；

?f_r1、f_r2 ——每級(jí)抽油桿的截面積，cm²

?例?田???? 井油管直徑2¹/₂″（外徑73毫米、內(nèi)徑62毫米），選用38毫米桿式泵，下泵深度為1400米，由直徑7/8 ″抽油桿580米；直徑3/4″抽油桿820米組成二級(jí)抽油桿柱，井內(nèi)液體重度為8600N/m³，驢頭沖程為1.8米，試計(jì)算沖程損失及對(duì)泵效的影響。

解???????????? W_L = f_pL_γ1=π/4D₂L_γ1

????????????????? =3.14/4*0.038²*1400*8.6

????????????????? =13.648KN(或13648N)

查表3-4得7/8″、3/4″抽油桿的截面積分別3.8平方厘米、2.85平方厘米。

f_t =π/4（7.3²-6.2²）=11.65平方厘米

???????????? λ=W_lˊ/E(L₁/f_r1+ L₂/f_r2+L/f_rt)

?????????????? =13684/2.1*10₇(580/3.8+820/2.85+1400/11.68)

?????????????? =0.36米

?對(duì)泵效的影響η_λ=λ/s=0.36/1.8=20%

2.慣性載荷對(duì)活塞沖

懸點(diǎn)上升到上死點(diǎn)時(shí),抽油桿在向上最大慣性載荷作用下減載而縮短,因此,懸點(diǎn)到上死點(diǎn)后,抽油桿在慣性力作用下帶著活動(dòng)塞仍繼續(xù)上行,使活塞比靜截變形時(shí),向上多移動(dòng)一段距離λˊ。

當(dāng)懸點(diǎn)下行到下死點(diǎn)時(shí)，抽油桿受到向下的最大慣性力，使抽油桿伸長(zhǎng)，活塞又比靜截荷變形時(shí)向下多移動(dòng)一段距離λ″。

由上述可知：在慣性載荷作用下，使活塞沖程比只有靜載荷變形時(shí)要增加λ_p

λ_p=λˊ+λ″

式中 λ_p——由于慣性載荷的作用，使活塞沖程增加的數(shù)值。

根據(jù)虎克定律計(jì)算：

????? λ_p =λ+λ″

???????? =L/f_rE.Wrsn²/2*1790(1-r/l)+L/f_rE.Wrsn²/2*1790(1+r/l)

???????? = Wrsn²L/1790 f_rE

上式中由于抽油桿柱上各點(diǎn)所承受的慣性力不同,計(jì)算中取其平均值,即取懸點(diǎn)慣性載荷的一半.

靜載荷和慣性載荷對(duì)活塞沖程的影響為:

慣性載荷引起的抽油桿柱變形會(huì)使活塞沖程增大，有利于提高泵效。但慣性載荷增加會(huì)使懸點(diǎn)最大載荷增加，最小載荷減小，抽油桿受力情況變壞。因此，通常并不采用快速抽汲增加慣性載荷的辦法來增加活塞沖程。

當(dāng)活塞在下死點(diǎn)位置時(shí)，在泵的排出凡爾與吸入凡爾之間有一定的距離，這個(gè)距離叫防沖距，兩凡爾間的泵筒容積叫余隙容積。當(dāng)泵入口處的壓力低于飽和壓力時(shí)，抽汲時(shí)總是氣、液兩相進(jìn)入泵內(nèi)，而氣體進(jìn)入泵內(nèi)占據(jù)一定的體積，必然減少進(jìn)入泵內(nèi)的液體量使泵效降低。進(jìn)氣嚴(yán)重時(shí)，甚至發(fā)生“氣鎖”，即在抽汲時(shí)由于氣體在泵內(nèi)壓縮和膨脹，使吸入和排出凡爾無法打開，出現(xiàn)抽不出油的現(xiàn)象。