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。     

直井深抽杆柱设计准则初探

油田实践证明,当油田开未进入中后期,或开发深层低渗透油藏,加深泵挂以未堵产率有成效。本文将常规直井中抽油杆柱准静态载荷计算套式加以修正后用于深抽载荷计葬,应用修正的Goodman应力图,导出了组合深抽杆柱设计的理论套式。得到了35Mn2, 40CrMo钢质杆在不同抽汲参数配合下的大女计算结果,通过分析,完善了深抽杆柱设计准则。     

头台油田低渗层抽油机井合理沉没度及流压界限研究

头台油田大部分抽油机井由于抽汲参数配置偏大而处于低沉没度状态下运行,造成泵效不好;目前的研究都是针对中高渗透油田而言,对低渗透油田研究得不够。为低渗透油田配置合理设备和优化调整油井工作参数需进一步深入研究低渗透油田油井合理的流压及沉没度界限。本研究建立了泵效-沉没度关系数学模型,确定了合理流压和沉没度范围。结果表明以目前两区块含水率分别为47%和60%,泵效为20%时的合理流压分别为2.20MPa和1.90Mpa,沉没度分别为109.09m和72.23m。本结论对于指导低渗透油田的生产调整具有重要意义。     

抽汲钢丝绳遇卡分析与处理

油井在抽汲试油过程中,由于设备工具质量差,油井情况不明、工作检查不到位等原因,造成抽汲过程中抽子遇卡,处理不当拔断钢丝绳,造成事故复杂化,使抽汲排液、求产过程受到阻碍,影响资料录取准确性的同时,也造成了施工成本的增加。随着油田开发进入中后期,油井捞油成为低产井、偏远井生产的重要手段之一,在捞油过程中也经常发生钢丝绳及捞油抽子落井事故。因此本文从这方面进行分析并提出解决遇卡钢丝绳和抽汲抽子处理办法。     

有杆抽油泵沉没度的优化设计方法

机抽井泵的沉没度是影响泵效和系统效率的重要因素。通过分析有杆泵抽油系统的能耗,以机采系统效率最高为目标,确立了机采系统优化设计的目标函数和约束条件,同时分析泵效对机采系统效率的影响以及影响泵效的因素,给出了沉没度和其他抽汲参数的优化设计方法。应用结果表明,以优化设计方法来确定泵的沉没度,可明显降低能耗,提高系统效率和经济效益,为油田生产提供设计依据。     

井口智能间歇抽油技术研究

针对常规抽油机举升存在的一次性投资大、能耗高和系统效率低等实际问题,大庆外围油田开展了井口智能间歇抽油举升工艺技术研究。地面自动化智能装置通过钢丝绳带动提捞抽子做上下往复运动,达到举升抽油的目的,根据液面深度、液面恢复速度的变化自动设定合理的间抽时间,从而达到油井的抽汲参数与地层产能合理配合,避免干抽或地层能量发挥不出来的现象,达到节能降耗的目的,该技术的研究与应用,为油田探索出一条全新的举升方式,特别是在低产油田高含水开发期,有着十分重要的意义和广阔的应用前景。     

有杆抽油泵沉没度的优化设计方法

机抽井泵的沉没度是影响泵效和系统效率的重要因素。通过分析有杆泵抽油系统的能耗，以机采系统效率最高为目标，确立了机采系统优化设计的目标函数和约束条件，同时分析泵效对机采系统效率的影响以及影响泵效的因素，给出了沉没度和其他抽汲参数的优化设计方法。应用结果表明，以优化设计方法来确定泵的沉没度，可明显降低能耗，提高系统效率和经济效益，为油田生产提供设计依据。     

抽汲井试井分析数学模型的建立及精确解

根据抽汲井试井工艺过程及其特点,采用已知上一次抽汲结束时的地层压力分布规律建立下一次抽汲数学模型的方法,建立了抽汲井试井分析数学模型,并在Laplace空间求解出了相应的精确解。将这一成果应用于长庆油田之中,结果表明:该理论能描述抽汲井的井底压力瞬变性及抽汲期井底压力变化无规律性的特征,符合实际测试工艺情况,弥补了抽汲井试井这一空白;提高了该类井试井的解释率和解释结果的可信度。同时,利用该理论还可计算抽汲过程中任一时刻的井底压力和关井时刻的井底压力,解决了抽汲井难以计算关井时刻井底压力的问题。     

抽油机节能的有效手段

目前油田所用采油设备中抽油机占85％以上,而抽油机传递能量的过程中有近70％的能量被白白的损失掉了。文中论述了积极推广新型节能电机,优化设计,及抽汲参数优选等,以提高抽油机井系统效率,创造可观的经济效益。     

压裂井极限抽汲返排率的确定

本文利用离子浓度组成分析的方法,计算了大庆油田试油井试油求产阶段的压裂液抽汲返排率,定义并得出了压裂液的极限抽汲返排率。结果表明：在抽汲返排水性稳定以后,压裂液的返排率为75%左右,即有25%左右的压裂液残留在地层中无法返排出来;在抽汲排液阶段,压裂液的抽汲返排率一般低于15%,压裂液的极限抽汲返排率为15%,即从地层中最多能抽汲出15%的压裂液。     

液压振动泵的理论分析与设计参数的确定

目前,延长油矿使用的采油机械基奉上是游梁式抽油机,在油田特定的生产条件下,此种设备的泵效和利用率均较低,一次性投资大,管理维修十分困难,远不能适应油田快速发展的需要,为此,经过近10年来的不断探索研究,液压振动泵这一适应油田发展需要的新型采油设备得到了不断地改进和完善,并完成了设计.液压振动泵是一种利用油管内不可压缩的液体柱传递地面设备的动力,使井下泵体内的柱塞和支承弹簧维持不断地振动,从而把井中的原油或水提升到地面的无杆抽油装置.由于该装置固有的特点,因而其体积小,重量轻,优于同级有杆抽油机系统,很适合油田的需要.本文根据振动原理,详细介绍了该装置的组成和理论分析,所得公式为该装置设计参数的确定提供了理论依据.     

含水层储能地下温度场模拟

采用Kipp K L推出的地下水流动和热运移方程,对热泵耦合含水层储能系统连续运行3年的储能井温及地下温度场进行了模拟计算．根据地下温度场的分布,对该系统的储能效果进行了分析研究．结果表明,该系统能够在供热和供冷的同时分别向地下储存冷量和热量,起到反季节储能的作用,提高热泵效率;但由于系统的冷、热负荷不均匀,造成了储能井周围区域温度的逐年降低,这对地下生态是不利的．因此,在设计热泵耦合含水层储能系统时,应保证系统的冷热负荷均衡,这样才能既提高热泵的效率又避免对地下生态平衡的破坏．     

地源热泵间歇运行地温变化特性及恢复特性研究

针对土壤源热泵运行过程中地下传热衰减问题,进行了热泵间歇运行实验,测试分析了热泵间歇运行过程中地温变化规律及其对换热率和机组性能的影响.建立基于渗流的三维非稳态传热模型,对地下垂直U形埋管与周围土壤的热湿耦合传递进行数值计算,模拟了热泵运行状态下地温变化及热泵停歇状态下地温恢复特性;数值分析了土壤导热系数、土壤孔隙率、不同回填材料及太阳辐射能对地温恢复过程的影响.实验与数值计算都表明,热泵可控间歇运行策略对于改善地下传热,提高热泵系统性能具有重要作用,探讨热泵可控间歇运行问题对于地热能高效一体化利用具有理论意义.     

泵段与泵装置能量特性曲线关系探讨

研究泵段与泵装置之间扬程曲线、功率曲线、效率曲线的关系,重点分析了泵段与泵装置效率之间的差异与联系,包括两者之间的大小关系及其发展趋势.研究表明,泵装置最高效率点位于泵段最高效率点的左下方,同一流量下前者效率要高于后者,且随着流量的增加,两者效率之差越来越大.实例表明,理论推导与试验结果吻合得较好.     

土壤初始温度模型

通过热传导理论,建立了地下土壤初始温度分布的理论计算模型,并将模型的全年模拟结果与全年实测值进行了对比.结果表明,地下土壤温度分布模型的计算值与实测值十分吻合,说明理论模型是正确的.模拟结果表明,当土壤深度达到10 m时,土壤全年温度趋于稳定.该理论模型可应用于土壤源热泵系统的分析和设计中.     

地下水渗流对土壤耦合热泵换热器传热的影响

针对国内外关于土壤耦合热泵的传热模型及其计算方法,未考虑地下水渗流的影响的问题,应用地下水渗流理论和传热学理论,建立了考虑热传导和地下水渗流共同作用的热渗耦合传热模型,分析了地下水渗流对其传热模型的影响,这为土壤耦合热泵换热器的传热计算和分析提供理论支持。     

水环热泵空调系统在地下工程中的应用

鉴于地下工程目前采用的集中式空调系统存在无法分区调温和能耗大的问题,分析了水环热泵空调系统在地下工程中使用的可行性.针对水环热泵系统中传统冷却塔模式易暴露的不足和地下工程水温常年稳定在7～26℃的特点,提出采用地下储水箱和风冷热泵机组替代冷却塔,并分析了该冷却系统运行的规律.同时考虑了地下电站的余热利用,对水环热泵系统...     

基于计算流体力学的循环圆设计参数对液力变矩器的性能影响预测

为了提高改型设计效率,建立了液力变矩器参数化流道模型并进行三维流场仿真计算,与试验数据对比结果验证了参数化模型的可靠性。在此基础上,分别研究了相对截面积、扁平率、循环圆径向比和进出口半径等循环圆设计参数对液力变矩器性能的影响,并对比分析了各设计参数对液力性能的影响程度。结果表明,相对截面积对失速泵轮能容系数影响最大,但对失速变矩比和最大效率影响最小;扁平率、泵轮出口半径和导轮进出口半径对失速变矩比均有较大影响;而泵轮出口半径对最大效率影响最大。研究结果为液力变矩器的优化设计提供了理论参考。