1防冲距的理论分析
在抽油泵抽汲循环的上、下冲程过程中，液柱的重力从固定凡尔上转到游动凡尔上，使抽油杆柱和油管交替加载和卸载。因静液柱重力引起的抽油杆柱和油管柱在工作过程中发生弹性伸长，使抽油杆下冲程时下移的距离大于实际冲程的长度，故防冲距的目的主要是考虑到抽油杆在轴向拉力的作用下会伸长，避免杆柱与泵筒底部发生碰撞而上提的一定距离，杆柱的实际伸长量一般都小于所提距离，所以活塞的实际冲程也小于理论冲程。
1.1 抽油杆受力分析
根据抽油杆柱在工作过程中的受力状态，建立力学模型(见图1)。由采油工艺[3-4]
可知杆柱所受合力为
式中W′r为抽油杆柱在液体中的自重(kN);Wrd为抽油杆柱动载荷(kN);Wfd为液柱动载荷(kN);ρf为井液密度(kg/m3);Wr为抽油杆柱自重(kN);Wf为作用于柱塞环形面积上的液柱重量(kN);a为抽油杆加速度(m/s2);ξ为泵杆管的截面差之比，ξ=(Ap-Ar)/(Ai-Ar);Ai为油管内径的流通面积(m2);Ap为柱塞面积(m2);Ar为抽油杆截面积(m2)。
图1抽油杆力学模型
1.2防冲距的计算
防冲距的大小主要取决于抽油杆柱的弹性变形量，且抽油杆柱伸长量Δl计算公式为
为了防止碰泵，防冲距X0的取值范围为
2游动阀开启的条件及柱塞位移
当柱塞上冲程达到上死点时，设固定阀关闭，泵筒内压力近似为泵的沉没压力，此时游动阀不能立即打开，泵筒内为密闭容腔，随着柱塞下冲程的进行，泵筒内液体被压缩，压力升高。当游动阀所受的液体力足以克服游动阀重量和井筒压力时，游动阀才能打开，而且游动阀开启前，密闭容腔内质量无交流，因此，游动阀开启时，柱塞的位移量Δx为
式中xpm、x0分别为抽油机冲程和防冲距(m);ρs、ρod分别为泵筒内沉没压力和开启压力下的液体密度(kg/m3)。同一个抽油泵在同一口油井上以同一冲次正常工作时，其泵效为
式中Q实、Q理分别为抽油泵的实际排量和理论排量(m3/d);xpm实为抽油泵的实际冲程(m)。
3实例分析
(1)防冲距与泵效的关系。以1000m泵挂深度为例，动液面为750m，冲程4.2m，冲次6min-1，泵径为ø70mm，杆径为ø22mm，进行编程分析同一抽油泵在不同防冲距和油气比时泵效的变化情况(见图2)
图2防冲距与泵效的关系
从图2可以看出，随着油气比的增大，有效冲程减小，泵效降低;当油气比一定时，随着防冲距的增加，泵的有效冲程也是减小的，泵效亦降低。因此，在一定的冲程条件下，油气比一定，防冲距越小，抽油泵的余隙体积越小，泵筒的充满系数越大，泵效越高。因此合理的防冲距是提高泵效的有效途径之一。(2)防冲距与泵径、杆径的关系。仍以1000m泵挂深度，750m动液面，4.2m冲程，6min-1冲次为例。当改变抽油杆和抽油泵直径的时候，防冲距大小的变化情况见图3。从图3中可以看出，当不同的杆径和泵径相组合时，泵径不变，防冲距随着杆径的减小而增大;杆径不变，防冲距随着泵径的增大而增大。因此在选用不同泵杆组合时应采用相应的最优防冲距值，从而改善以往抽油泵设计防冲距时采用经验值导致泵效降低的问题。
图3不同泵径和杆径下防冲距的变化曲线
4结语
(1)通过抽油泵工作过程的理论分析，推导了抽油泵防冲距的计算公式，为合理确定抽油泵防冲距、提高抽油泵泵效提供了依据。(2)抽油泵的泵效取决于油井的油气比和抽油泵的防冲距，在油气比相同的条件下，防冲距大，泵效低。(3)防冲距的大小与泵径、杆径有关，其组合不同，防冲距的大小不同，根据油井参数和杆泵组合形式，应用防冲距计算公式，可确定油井的最佳防冲距。
参考文献
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