有杆泵系统优化设计技术的应用研究

结合中原油田有杆泵采油生产的实际,对电模拟法、常规API RP 11L方法及Rodstar方法等优化设计技术进行了分析。结果表明,Rodstar方法是一种能与实际生产情况完全拟合的系统设计和模拟技术。该方法可根据油井当前的运行参数、生产状况、井底流压变化幅度和流入动态曲线判定油井是否有提高潜力,能定量地分析拟合系统的设备工况,模拟液面撞击以及井被抽空时的状态,并能用于对整个有杆泵系统作定量的经济分析评价。模拟结果与实际生产吻合较好,是迄今为止对有杆抽油系统进行设计、模拟及分析的较为完善的技术。     

空心杆掺稀油深层稠油举升设计方法研究

对稠油粘温关系和深井举升工艺进行了研究 ,结合实验室掺稀油降粘效果研究结果 ,对空心杆泵上和泵下掺稀油举升工艺的可行性进行了研究。计算结果及现场生产表明 ,空心杆掺稀油举升工艺能有效地改善井筒流体流动条件 ,保证油井以一定的产量进行稳定生产。空心杆泵下掺稀油能改善泵吸入口处原油的流动性 ,但对泵的实际排量有影响 ,且影响生产压差。空心杆泵上掺稀油没有解决原油进泵阻力大的问题 ,因此在泵吸入口处原油应具有较好的流动性。     

空心杆掺稀油深层稠油举升设计方法研究

对稠油粘温关系和深井举升工艺进行了研究，结合实验室掺稀油降粘效果研究结果，对空心杆泵上和泵下掺稀油举升工艺的可行性进行了研究。计算结果及现场生产表明，空心杆掺稀油举升工艺能有效地改善井筒流体流动条件，保证油井以一定的产量进行稳定生产。空心杆泵下掺稀油能改善泵吸入口处原油的流动性，但对泵的实际排量有影响，且影响生产压差。空心杆泵上掺稀油没有解决原油进泵阻力大的问题，因此在泵吸入口处原油应具有较好的流动性。     

有杆泵抽油系统最优化设计的研究

运用离散最优化的理论和方法优选了有杆泵抽油井的抽汲参数,包括:冲程、冲次、泵径和下泵深度。在优化设计中,将下泵深度作为一个变量,使计算更加精确。分别建立了以检泵初期产量、综合技术指标和经济收益为目标函数的三种数学模型,并且编制了有杆泵抽油井优选抽汲参数的软件。此软件有助于充分挖掘油井潜力和对油井进行科学化管理。文中对优选实例进行了分析和讨论。     

低渗透油藏有杆泵采油系统优化设计及研究

低渗透油藏有杆泵采油系统优化设计以产能预测与有杆抽油系统生产参数优化设计理论为基础,结合现场经验对优化设计部分参数进行设定和调节,从而建立完善的有杆泵系统优化设计模型。它具有预测油井产能、优化有杆泵采油设备生产参数、优化设计经济性评价和作业方案输出等功能。从现场应用效果来看,在单井产液量基本不变的前提下,优化后平均单井日节电14.48度,节电率达到了50.96%,平均单井机采系统效率提高了3%,节能效果显著。     

泵示功图单井自动量油技术研究

以井下泵示功图为基础,结合油井工况自动诊断技术,通过封闭曲线的曲率确定有杆抽油系统深井泵的游动阀、固定阀的开启点和关闭点,从而提出了有杆抽油系统单井自动量油的理论及其数学模型.经油田现场实测资料验证,以该理论为核心的泵示功图单井自动量油技术计算的产油量与实际产油量的平均相对误差为8.93%,最大相对误差为20.26%,最小相对误差为0.07%,相对误差在15%以内的井占85.71%.因此,利用该方法中封闭曲线的曲率来确定泵示功图的4个凡尔开闭点的方案是可行的,用于有杆抽油系统的单井自动量油具有实际的工程应用价值,该技术已应用于游梁式有杆抽油泵采油井自动监测系统中.     

提升有杆泵采油系统效率的方法研究

随着油藏开发的不断进行，油井产能受到地质特征、油藏管理、采油工程、生产维护等多方面影响，从较长的时期看是一个动态的变量，合理地选取采油工艺的直接决定着油田开发效益。本文结合油田生产工作实际，着重分析了影响机械采油有杆泵系统效率的主要因素，提出了提高系统效率的方法。     

基于Visual Basic编程的深井有杆泵设计

针对西部油田井深、温度和压力高的特点,展开深井有杆泵采油技术研究。研究过程中用实际井温度压力数据对温度压力模型进行对比,选择合适的深井温度压力计算方法。杆柱设计过程中考虑深井中常用玻璃钢杆柱的情况,针对深井载荷较大的特点,以整体杆柱质量最轻为第一目标,结合Visual Basic编程手段,提出一套深井有杆泵程序设计方法;并对现场深井进行有杆泵优化设计。结果表明:设计方案与实际生产数据相比,能使载荷明显减小,满足深井生产要求,为深井有杆泵设计提供方便。     

根据地面示功图对有杆泵故障自动诊断的理论研究

本文把模式识别方法与有杆泵抽油井的三维振动方程结合起来,提出了一种直接根据地面示功图对有杆抽油井井下故障进行自动诊断识别的数学模型,并进一步证明了该模型解的存在性和唯一性,这为直接利用地面示功图自动诊断有杆泵抽油井故障提供了理论依据。     

注重功率平衡提高抽油井系统效率

有杆泵采油占我国油井的80%,由于与抽油机联合工作的井下抽油泵载荷交替变化造成地面系统工作不平稳,加剧了动力系统的无功消耗,导致抽油系统的低效率运行,造成了巨大的能源浪费。通过抽油机电机的输入功率等电参数、油井示功图、油井生产参数的测试、录取和系统效率计算工作,对测试数据进行系统的节点分析,确定了造成抽油机系统效率低的因素,提高抽油机系统效率的目的。     

关于连抽带喷的理论分析

本文深入讨论了利用惯性使抽油机连抽带喷的有关要素及其计算方法,并从理论上推导了连抽带喷的喷量表达式,从而得出了连抽带喷井的泵效计算式。为设计抽汲参数创造了条件,为油井连抽带喷,提高系统效率提供了理论依据。     

具有负载自适应功能的游梁式抽油机矢量控制系统

 为了减少抽油机的能耗,降低采油成本,提高系统效率,本文提出将电动机矢量控制技术应用于抽油机中,并使用模糊PID控制器使异步电动机的工作特性与游梁式抽油机载荷的变动特性相匹配.矢量控制方法实现了电动机的磁链和转矩解耦、抽油机的曲柄扭矩计算和等效力学模型确定的控制系统输入,而载荷传感器作为负载反馈,则可以根据负载控制电动机的电磁转矩电流.在抽油机运行过程中,矢量控制系统实时进行负载自适应控制,可提高电动机功率因数,降低无功功率.对具有负载自适应功能的游梁式抽油机矢量控制系统在长庆油田进行了现场试验,试验结果表明该控制系统能够实时、动态自动调整电机的转矩电流,使电机的输出转矩与抽油机的负载特性相匹配,提高了抽油机系统效率,达到节能降耗的目的.     

不同抽油机井系统效率计算模型研究与节能效果

为降低油井生产能耗和提高系统效率,油田应用了多种新型节能抽油机,但缺乏节能抽油机特性与节能效果及其选型理论的研究。为此,基于常规游梁式抽油机、异相型抽油机、调径变矩抽油机、异型抽油机和皮带式抽油机的工作动态特性,建立了不同抽油机的油井地面效率计算模型,并运用抽油杆柱纵向振动的一维有阻尼波动方程,以悬点运动规律和井下泵的受力状况为边界条件,建立了抽油机井地面功图与泵功图的计算模型;井下举升效率和系统效率计算模型。研究不同抽油机井的系统效率和节电率,分析了不同井液黏度和不同下泵深度对抽油机井系统效率的影响。结果表明,与常规游梁式抽油机相比较,其它四种抽油机都能达到提高系统效率和节电节能的目的,其中皮带式抽油机的系统效率为最高,相对于常规游梁式抽油机井提高9.06%,节电率为22.36%;随着井液黏度的增大,油井生产系统效率均降低,皮带式抽油机井的下降幅度较小,适合于稠油井的应用;抽油机井存在油井生产系统效率最高的合理下泵深度(或合理沉没度)。     

抽油机井参数优化的粒计算方法

针对油气生产中的抽油机井参数优化问题，开展了一种基于抽油机井生产调控、维护措施数据的抽油机井生产参数优化的粒计算方法研究，研究中采用了粒计算、代价敏感粗糙集及推荐系统等机器学习方法。首先，利用决策树建立基于时间、空间及业务层次等抽油机井数据的多粒度融合模型；然后，利用代价敏感粗糙集定义与抽油机井业务相适应的代价敏感评价模型；最后，在代价约束条件下，设计基于域感知因子分解机的抽油机井生产核心参数及维护措施推荐模型。在实际的油气生产数据上进行不同粒度的对比实验，可以发现由粗粒度到细粒度调整抽油机井的生产参数，其生产核心参数优化的推荐准确度先是逐渐增加，后逐渐下降。说明在参数优化中，需要进行合适的粒度选择。     

抽油机井地面设备组合优化与节能技术

抽油机井的各种节能型机电设备的优化配置可以显著提高抽油机井的系统效率。按照可独立进行节能改造的原则,将抽油机井地面系统划分为电控箱、电动机、抽油机三个单元,建立了抽油机井数据库。提出了地面设备合理配置的混合离散变量优化模型,研究了求解策略,并编制了抽油机井地面设备优化组合软件。现场应用结果表明,利用抽油机井地面设备组合优化与节能技术开发的优化软件,可以实现抽油机井地面耗电设备的合理配置,提高系统效率,具有显著节能效果。     

非注水井抽油机模糊控制节能器的研究

将自学习模糊控制器用于控制抽油机的运行 ,对节能器节能方案、数据采集分析、控制器的模糊自学习、控制器程序设计等进行了研究。该节能器采用模糊机制控制抽油机 ,将抽油机连续抽取方式变成智能化间歇抽取方式 ,当抽油机工作在空捞或半捞状态时自动停止工作。建立了自学习模糊控制模型 ,并根据此模型判断井内流体的蓄积能量是否满足再次连续满抽的条件 ,条件满足时抽油机才会再次启动。此方法可减少抽油机的整体运行时间 ,并为难以控制的模型提供合适的控制方案 ,避免泵空及无效抽汲 ,较大幅度地节约电能。此方法对注水井节电效果不明显 ,在较寒冷地区使用时要调整间歇停井时间 ,以免停井时管线冻住     

可重构游梁式抽油机的设计和仿真分析

借助于可重构制造系统的基本思想 ,论述了可重构抽油机的基本概念、特点及可重构的理论依据 ,并对可重构抽油机的关键环节模块的划分思路进行了探讨。给出了模块划分方案 ,分析了可重构游梁式抽油机的拼装特性。为了对可重构抽油机的性能进行验证 ,提出了将虚拟样机技术应用于抽油机的可重构设计 ,并利用虚拟样机技术软件ADAMS对APIC 32 0D 2 5 6 12 0抽油机进行了运动学和动力学分析 ,验证了虚拟样机技术应用于可重构抽油机设计的可行性。利用游梁式抽油机的可重构设计 ,可以实现抽油机的模块化生产 ,用户可根据需要对抽油机进行重构 ,从而实现了对抽油机传统生产和使用理念的变革     

从抽油井液位回音信号中提取液位值的方法

通过分析抽油井液位回音曲线特性 ,给出了检测曲线中特性脉冲的电路原理 ,进而提出了应用计算机技术处理回音信号、提取液位的方法 :与计算机结合 ,根据统计规律计算声速和液位值 .这种方法可以消除在测量中人为因素的影响 ,使得测量变得精确、方便、直接 .此方法在西安石油学院研制的 ZNY- 3型抽油机诊断仪中得到了较好的应用 .     

高扬程多级泵站系统老化多指标综合评价

20世纪 70～ 80年代在西北地区为了农业生产修建了许多大中型高扬程泵站 ,各泵站或多或少都存在着年久老化问题 .而多级泵站又是一个包括各级泵站在内的复杂系统 ,系统内一个单元性能改变都会对系统产生影响 .采用单元化方法将多级泵站系统单元化 ,按每一级划分成子单元 ,引入各级泵站老化多指标综合评价的方法 ,建立了多级泵站系统中各泵站老化矩阵分析模型 ,并对甘肃景泰川高扬程提水灌区多级泵站系统进行模拟 ,分析计算出高扬程多级泵站系统内各级泵站综合老化隶属度的评价指标 .模拟计算结果基本与实际相吻合     

基于系统效率最高的抽油机井合理流压研究

确定抽油机井合理流压是采油工程与油藏工程的重要研究内容。本文建立了以系统效率最高为评价指标的抽油机井合理流压仿真方法,具体包括:基于抽油机井井筒油气水多相稳定流动的泵排出口压力与油井产液量的耦合仿真模型;有效功率的仿真计算方法;基于抽油杆柱轴向振动与悬点示功图仿真的电动机输入功率仿真模型;系统效率与流压、油藏参数、抽汲参数之间函数关系的仿真模型;给定流压条件下系统效率极值的仿真模型;系统效率极值随流压的变化规律以及合理流压的确定方法。仿真分析结果表明:流压对抽油机井系统效率有显著影响,优化流压可以显著提高系统效率;含水率、气油比与饱和压力等油藏参数是影响合理流压的主要因素。