单螺杆泵采油系统启动扭矩动力学模型研究

单螺杆泵采油系统启动扭矩模型是螺杆泵井提高系统效率、进行故障诊断的理论基础.对启动过程中单螺杆泵的运动特点和受力情况进行分析,建立了该系统启动扭矩动力学模型.运用经典碰撞理论并考虑杆管非完全弹性碰撞的影响,利用该模型可计算出整个抽油杆柱的运动学和动力学参数.模型在二连油田B18-42井的应用结果表明,启动过程中的扭矩曲线在稳定时的井筒扭矩曲线左右摆动;延长启动时间可降低启动扭矩峰值,有效地解决螺杆泵井瞬时启动抽油杆扭矩过大造成的断杆问题.     

单螺杆泵采油系统杆柱瞬态动力学模型及应用

抽油杆柱运动的数学模型是油井生产系统优化设计、动态特性预测及工况诊断的理论基础.对地面驱动单螺杆泵采油系统进行有限元分析,建立抽油杆瞬态动力学模型,克服以往静力学模型无法动态反映抽油杆柱受力和运动状态的缺点.利用Newmark直接积分方法对动力学模型进行求解,可获得任意位置处抽油杆柱扭矩载荷随时间变化曲线、任意时刻沿井筒侧向位移等.由于模型中运用经典碰撞理论考虑碰撞接触的影响,因此该模型可更加真实地反映抽油杆柱的受力和运动状态,同时为螺杆泵井扶正器设计奠定理论基础.利用该模型编制的软件在二连油田的应用证实了它的准确性和实用性.     

地面驱动螺杆泵采油系统抽油杆柱运动模型

根据垂直井地面驱动螺杆泵采油系统的工作特点，利用抽油杆柱的动力学分析结果，建立了抽油杆柱运动模型，并给出了其有限差分解。利用该模型，可以根据在地面测试的光杆扭矩变化规律计算出井筒中任意部位及螺杆泵处抽油杆扭矩的变化情况，也可根据螺杆泵处抽油杆扭矩变化来预测光杆扭矩的变化。     

应用工况测试系统进行了井下单螺杆泵的诊断分析

井下单螺杆泵工况诊断系统包括数据采集和数据分析优化两大部分，该系统的研制成功实现了井下单螺杆泵井生产状况的实时监测，能够帮助工程技术人员及时了解螺杆泵井的转速，扭矩和载荷等参数，并通过优化设计部分进行与理论值对比，从而指导螺杆泵井的维护工作，通过现场应用，取得井下单螺杆泵生产的第一手资料，尤其是直观地展示了螺杆泵启动阶段的运转特性，目前已在4口井上应用，结果证明了该系统的实用价值。     

地面驱动螺杆泵采油系统抽油杆柱运动模型

根据垂直井地面驱动螺杆泵采油系统的工作特点,利用抽油杆柱的动力学分析结果,建立了抽油杆柱运动模型,并给出了其有限差分解。利用该模型,可以根据在地面测试的光杆扭矩变化规律计算出井筒中任意部位及螺杆泵处抽油杆扭矩的变化情况,也可根据螺杆泵处抽油杆扭矩变化来预测光杆扭矩的变化。为进一步研究地面驱动螺杆泵抽油杆柱的运动特性和采油系统的工作状况提供了理论基础。计算实例表明,该数学模型及其有限差分解法是有效的和稳定的。     

应用工况测试系统进行井下单螺杆泵的诊断分析

井下单螺杆泵工况诊断系统包括数据采集和数据分析优化两大部分 ,该系统的研制成功实现了井下单螺杆泵井生产状况的实时监测 ,能够帮助工程技术人员及时了解螺杆泵井的转速、扭矩和载荷等参数 ,并通过优化设计部分进行与理论值对比 ,从而指导螺杆泵井的维护工作 .通过现场应用 ,取得了井下单螺杆泵生产的第一手资料 ,尤其是直观地展示了螺杆泵启动阶段的运转特性 .目前已在 4口井上应用 ,结果证明了该系统的实用价值 .     

螺杆泵井偏磨机理及防偏磨技术研究

针对大庆油田螺杆泵井杆管偏磨严重的问题，从偏磨现象入手，建立抽油杆瞬态动力学有限元模型和转子动力学模型，进行杆柱受力分析，确定螺杆泵井杆管偏磨主要原因是由于螺杆泵转子的偏心运动、井身结构等因素所致。结合偏磨因素提出了优化布置抽油杆扶正器、推广应用实心高强杆等治理措施，取得较好效果。     

地面驱动式单螺杆泵抽油杆的动力学特性

应用Timoshenko梁－轴模型分析了单螺杆泵抽油杆的动力学特性,根据Timoshenko梁－轴模型的运动方程得出了单螺杆泵抽油杆运动方程的解。该分析方法可求出抽油杆作涡动时的变形,有效地了解抽油杆的动力特性。这种方法用于从理论上分析地面驱动式单螺杆泵抽油杆动力学特性,还必须进行实际验证。     

地面驱动式单螺杆泵抽油杆的动力学特性

应用Timoshenko梁轴模型分析了单螺杆泵抽油杆的动力学特性 ,根据Timoshenko梁轴模型的运动方程得出了单螺杆泵抽油杆柱运动方程的解。该分析方法可求出抽油杆作涡动时的变形 ,有效地了解抽油杆的动力特性。这种方法用于从理论上分析地面驱动式单螺杆泵抽油杆动力特性 ,还须进行实际验证。     

旋转细长杆柱动力学分析在抽油杆扶正器设计中的应用

旋转细长杆柱动力学问题在石油钻采工程中有着重要的应用。在地面驱动螺杆泵采油中,由于井斜和抽油杆高速旋转,导致杆管偏磨失效,造成的经济损失十分严重。合理安放扶正器是解决这一个问题的关键。建立了考虑动力间隙元和空间梁单元的旋转细长杆柱动力学分析模型及分析方法。根据杆管碰撞接触状态,提出了以杆管碰撞概率、平均碰反力来进行扶正器安放位置设计的方法。通过现场应用表明,该方法收到了防止杆管偏磨、延长检泵周期、节约呆油经济成本的良好效果。     

地面驱动螺杆泵抽油杆柱弯曲的力学模型

用地面驱动螺杆泵采油时 ,井筒的弯曲或者抽油杆材质的不均匀性会导致抽油杆在井筒中的弯曲 ,从而改变抽油杆的受力状况。为了最大限度地减少因抽油杆受力的不确定性而对生产造成的危害 ,采用微元分析和分段迭代的方法 ,对抽油杆弯曲后的受力状况进行了研究。结果表明 ,除了正常作用在抽油杆上的扭矩和轴向力以外 ,抽油杆弯曲后还会受到由于弯曲变形引起的剪切应力、弯曲应力以及井筒与其接触的摩擦阻力和摩擦扭矩等。光杆扭矩和轴向力的计算方法应根据各种附加力的产生而发生改变。根据研究结果 ,建立了地面驱动螺杆泵抽油杆柱弯曲的力学模型 ,其计算结果与现场测试资料对比表明 ,该模型是比较准确的     

游梁式抽油机悬点负载耦合动力学建模

建立了描述游梁式抽油机悬点负载动态特性的耦合动力学模型.采用多自由度的弹簧-质量-阻尼器机械动力学系统描述抽油杆柱振动特性.综合考虑有杆泵抽汲过程中泵腔内气体可压缩性、泵腔压力变化、泵阀局部阻力等因素的影响,建立了泵腔压力、进泵流体流量、泵腔内液体体积与柱塞运动之间相互关系的数学模型,得到一组描述有杆泵动态抽汲过程的新模型,确定了求解抽油杆柱振动模型的井下边界条件.采用时步有限元方法对所建杆-泵耦合动力学模型进行仿真计算.油田现场应用表明,所建模型具有较高精度,可用于抽油井负荷、泵效、扭矩和平衡度等工况参数预测及故障诊断.     

钢丝绳抽油系统的行为预测

对钢丝绳连续抽油杆采油系统的行为预测技术进行了研究 ,指出在钢丝绳进行过预拉及锻打工艺处理后 ,该系统的行为预测可按有杆抽油系统的预测方法进行 .给出了该采油系统的行为预测模型 .通过实例分析 ,指出下部加重杆的配置原则是 :在确保下行程正常的前提下 ,尽可能采用大直径加重杆 ,以减少钢杆数量 ,提高作业效率 ;而且在这种情况下泵的超行程易于形成 ,在产量、节能及减小系统载荷等方面均处于较优工作状况 ;避免使用小杆径加重杆 ,从而减少钢杆根数     

煤层气井有杆泵内煤粉沉积的影响因素分析

依据固液两相流理论,建立了煤层气井煤粉在有杆抽油泵内的数学模型,对煤粉在泵内的运动规律进行了分析,通过求解煤层气井有杆泵内固液两相流模型及仿真分析,得到了煤粉颗粒直径、井液的入泵速度及井液中煤粉颗粒浓度等参数对有杆泵内煤粉沉积的影响,利用固体颗粒在泵筒和柱塞间隙的磨损特性,分析了煤粉对有杆泵使用寿命的影响并给出了延长检泵周期,提高泵的使用寿命的措施。结果表明：有杆泵内下端煤粉浓度较大,分布非常不均匀;有杆泵内煤粉颗粒速度分布不均匀,湍流现象比较严重,煤粉颗粒主要沉积在固定阀入口两侧。煤粉粒径越小、井液入泵速度越大和井液中颗粒浓度越小可减少煤粉在有杆泵内的沉积。在排采的过程中通过连续、稳定、缓慢的降压,减少储层出煤粉;合理调节排采系统的冲程、冲次,通过改变泵的排量提高泵入口的流速,可减小煤粉在有杆泵内的沉积,使进入泵中的煤粉尽量排出泵外进入抽油杆和油管环空,以减少煤粉对有杆泵的影响。     

铝合金抽油杆柱深抽的初步研究

机抽井深抽是恢复油井产量行之有效的措施,为解决钢质杆深抽时驴头负荷、曲柄扭矩和杆柱应力过大的问题,我国西部某油田提出了使用铝合金抽油杆的设想。本主根据抽油杆柱设计理论导出了深抽杆柱各级下入深度的公式;对不同工艺参数配合下的计算结果进行了对比分析,对铝合金抽油杆柱用于深抽的可行性进行了初步研究。     

螺杆泵转子三维运动仿真分析及型线优化设计

利用三维有限元模型计算螺杆泵在过盈条件下的转子运动轨迹,分析在液压条件下液压力对定、转子相互作用的影响,得到液压条件下转子的运动规律,解释螺杆泵在运行过程中转子运动轨迹发生变化的机制。以改善螺杆泵的运行特性、降低扭矩为目的,提出同时改变螺杆泵转子节圆直径与偏心距的型线优化设计方法。结果表明,新方法能够较好地修正螺杆泵转子在定子内部的运动轨迹,提高螺杆泵的举升特性,延长螺杆泵的使用寿命。     

抽油机井工况管理模型及应用

分析了抽油机井工况的各种影响因素,结合抽油机井工况管理的实际状况,推导并建立了一种新的沉没度／下泵深度与校核泵效关系的抽油机井工况管理图。确定了抽油机井的下泵深度和沉没度是影响泵效的主要因素,并完善了相应的计算模型。该方法具有直观、简明等特点,其准确度较之原有模型有所提高。经在胜利油田纯梁采油厂和孤东采油厂使用验证,符合率分别为９６．５％和９２．９％,能够更好地满足抽油机井生产管理的需要。     

大型贯流泵站机组启动过渡过程仿真计算

基于刚性水锤理论,分析贯流泵站的泵装置水力特性、泵机组动力学特性.运用最小二乘曲面拟合方法仿真模拟r水泵特性曲线,并将水泵瞬态扬程分解为稳态扬程和惯性水头扬程,相应的水阻力力矩、推力轴承摩擦力矩也分解为稳态力矩和惯性水头引起的附加力矩,建立贯流泵站启动过渡过程计算的有限差分非线性方程组.采用牛顿-莱福森(Newton-Raphson)迭代法对方程组进行求解.利用该数学模型对实际工程中的某大型贯流泵机组启动过渡过程进行了仿真计算.