加装减载器的抽油系统杆柱设计及节能分析

减载器可通过液压反馈力降低抽油机驴头悬点载荷和抽油杆应力,实现节能采油和小泵深抽。根据静等强度设计准则,对抽油杆杆柱设计线性方程进行改进,使抽油杆杆柱组合的设计计算更加合理,进一步降低悬点载荷,提高抽油杆及地面设备的使用寿命,节约生产成本。     

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。     

稠油井抽油杆柱粘滞摩擦载荷计算分析

随着有杆抽油机在稠油井的应用越来越广泛,抽油杆的粘滞摩擦载荷问题日益显著。目前通常采用等效阻尼系数来计算杆柱的粘滞摩擦载荷,但无法准确反映粘滞摩擦载荷的变化情况,造成抽油机设计不够合理,效率不高等问题。文章以油管内稠油作为研究对象,建立了管内液体的动力学方程,求解出管内液体的速度分布。并以此为基础,结合牛顿内摩擦定律,形成了稠油井抽油杆柱粘滞摩擦载荷的计算方法。以胜利油田某稠油井为例,开展了抽油杆柱粘滞摩擦载荷计算分析,求解出了该井在一个运动周期内抽油杆粘滞摩擦载荷的变化情况。通过敏感性分析得出：在上冲程,增大抽油杆直径和油管直径或减少柱塞直径均会使杆柱的粘滞摩擦载荷变大;在下冲程,增大油管直径或减少抽油杆直径均会使杆柱的粘滞摩擦载荷变小,但柱塞直径的变化对杆柱的粘滞摩擦载荷没影响。研究结果对稠油井抽油机的设计以及抽油杆的选择提供了一定的理论依据。     

定向井有杆抽油泵系统诊断模型的建立

考虑井眼轨迹的井斜角、方位角、油液等对杆柱抽汲运动的影响,从定向井的多级混合杆抽油杆柱上选取微元体,对该微元体做动力学分析.建立反映抽油杆柱动态变化的波动方程,作为有杆抽油泵系统故障诊断的初始动力学模型.对整个杆柱采用变步长取样和多级杆柱的分界面处特殊处理,利用有限差分法求解偏微分方程,得到杆柱上分界面处和均质段任意位置处的位移表达式.确定初始条件和边界条件,经差分和迭代计算获得抽油泵柱塞位移表达式和载荷表达式,完成最终的建模.以油田提供的4口油井的相关数据为例,代入诊断模型得到了泵功图并对其进行故障诊断.结果表明:定向井有杆抽油泵系统诊断模型的建模方法是正确可行的,数学模型应用可靠,能够支持基于知识和基于数据分析的故障诊断方法.     

抽油机悬点最小载荷计算偏差对抽油杆柱受力状况评价的影响

抽油杆承受交变载荷 ,而交变载荷往往造成材料的疲劳损坏 ,杆柱的疲劳寿命与变载循环次数和变载幅度直接相关。因此 ,同一变载循环中最大及最小载荷的计算结果正确与否对杆柱疲劳分析有很大影响。对几种常用的载荷计算方法 ,包括 :考虑液柱惯性力的KemlerEmory方法 ,未考虑液柱惯性力的Mills方法 ,APIRP 1 1L中的推荐作法和考虑抽油杆自由纵振产生振动载荷的算法等进行分析发现 ,各种方法对最小载荷的计算结果偏差过大 ,这会对抽油杆柱的力学分析造成影响。根据载荷计算结果进一步探讨了抽油杆柱疲劳极限问题。     

稠油井抽油杆柱黏滞摩擦载荷计算分析

随着有杆抽油机在稠油井的应用越来越广泛,抽油杆的黏滞摩擦载荷问题日益显著。目前通常采用等效阻尼系数来计算杆柱的黏滞摩擦载荷;但无法准确反映黏滞摩擦载荷的变化情况,造成抽油机设计不够合理,效率不高等问题。以油管内稠油作为研究对象,建立了管内液体的动力学方程,求解出管内液体的速度分布。并以此为基础,结合牛顿内摩擦定律,形成了稠油井抽油杆柱黏滞摩擦载荷的计算方法。以胜利油田某稠油井为例,开展了抽油杆柱黏滞摩擦载荷计算分析,求解出了该井在一个运动周期内抽油杆黏滞摩擦载荷的变化情况。通过敏感性分析得出:在上冲程,增大抽油杆直径和油管直径或减少柱塞直径均会使杆柱的黏滞摩擦载荷变大;在下冲程,增大油管直径或减少抽油杆直径均会使杆柱的粘滞摩擦载荷变小,但柱塞直径的变化对杆柱的黏滞摩擦载荷没影响。研究结果对稠油井抽油机的设计以及抽油杆的选择提供了一定的理论依据。     

抽油杆柱设计数值方法

按区间对分法计算抽油杆柱组合尺寸的数值方法适应于复杂的杆柱载荷表达式.较解析解更具一般性.本文以不同杆柱载荷公式和设计方案的计算实例验证了其正确性.     

旋转级次抽油杆柱动力学模型及其差分方程

建立了直井中用于驱动井下螺杆泵的旋转级次抽油杆柱扭轩扭转动力学分析模型,推导出了该模型的一种有限差分方程,并给出了方程的收敛条件,模型中利用了级次抽油杆柱联结处扭矩及转角连续条件和转角的泰勒级数开展式,使该差分方程适合于级次抽油杆柱组合的情况。这种模型及其差分方程配以一定的定解条件后,不仅可用于地面驱动螺杆泵抽油系统的杆柱组合优化设计、行为预测,也可用于该系统的工况诊断以及杆柱强度校核。     

旋转级次抽油杆柱动力学模型及其差分方程

建立了直井中用于驱动井下螺杆泵的旋转级次抽油杆柱扭转动力学分析模型 ,推导出了该模型的一种有限差分方程 ,并给出了方程的收敛条件 .模型中利用了级次抽油杆柱联结处扭矩及转角连续条件和转角的泰勒级数展开式 ,使该差分方程适合于级次抽油杆柱组合的情况 .这种模型及其差分方程配以一定的定解条件后 ,不仅可用于地面驱动螺杆泵抽油系统的杆柱组合优化设计、行为预测 ,也可用于该系统的工况诊断以及杆柱强度校核     

抽油杆柱在粘性流体中阻力的实验研究

流体在抽油杆与油管环形空间的流动是有杆抽油系统的一个动态子系统，本文对抽油杆柱的粘滞阻力进行了理论分析，并利用自行设计建立的有杆抽油系统模拟实验装置，对四种不同条件下的抽油杆柱阻力进行实验研究，得到了计算抽油杆柱阻力系数的相关式。     

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     

抽油机井合理下泵深度的优化设计

针对抽油机井下泵深度往往是按经验选取一定的沉没度或利用泵效与沉没度关系确定的问题。通过对下泵深度与泵效和系统效率关系的对比分析,提出了以系统效率最高或产液量最大或经济效益最佳作为目标函数,对抽油机井系统的优化设计和多个设计方案进行了对比,认为目标函数最高的下泵深度才是合理的下泵深度,自喷转抽井、稠油井、间抽井、排水采气井等不同井况,目标函数的选取应有所区别。对油田开采具有较大的应用价值。     

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。     

稠油变阻尼系数的计算方法

针对机抽开采稠油井,同一级抽油杆沿井深温度变化明显,导致其不同井深位置处阻尼力发生较大的变化,应用常规的平均阻尼系数的计算方法会产生较大误差,为此本文提出了变阻尼系数的计算方法,并建立了井筒温度分布数学模型、回归粘温关系曲线得到粘度分布规律,最终得出变阻尼系数随测深的变化规律,以红山嘴油田红003井稠油区提供的稠油定向井数据为例,采用变阻尼系数计算方法预测悬点载荷,并在不同井口温度条件下对阻尼系数进行敏感性分析,总结得到阻尼系数随测深的变化规律。考虑稠油井粘温关系的特殊性,本文提出的变阻尼系数计算方法,减小了现场抽油机悬点载荷的预测误差。     

NHW-1型涂层油管耐磨性能评价

杆、管偏磨问题已成为制约抽油机井采油工艺技术发展的最大瓶颈,目前的治理措施存在诸多的不适应性。室内研究及现场试验证明NHW-1型涂层油管对偏磨抽油机井的杆、管有很好的保护作用,该涂层油管与普通油管对比,可延长管杆使用周期2.6倍以上,是目前国内外较为先进的抽油机井杆、管偏磨治理技术。     

重力热管伴热改善稠油井井筒传热损失的研究

根据重力热管作用原理,结合井筒传热过程,建立了稠油生产井中采用热管伴热方式时井筒热损失的计算模型,利用该模型分析了重力热管改善井筒热损失的原理。在此基础上,讨论了主要工艺参数对热管井井筒热损失的影响,结果表明：随着井底温度升高、产液量增加、热管下入深度加深,井筒热损失增大,其中,产液量对热损失的影响尤为显著。现场试验及理论研究表明：在不消耗额外能量的前提下,重力热管能够利用深部流体自身的能量提高井筒上部流体的温度,降低传热过程中的热损失,进而改善井筒温度分布剖面。该方法可以减小产出液在井下管道上升过程中的流动阻力,从而降低抽油机的负荷,实现低能耗对井筒流体加热的目的。     

铝材电火花线切割加工工艺的改进

为了解决铝材电火花线切割加工中馈电块磨损严重、铝屑粘丝、断丝及工件表面质量差等问题,以铸造铝合金ZL102为样品,通过与碳素工具钢T8的对比实验,对铝合金线切割工艺技术参数进行了优化.研究表明,适当加大脉冲宽度、增加脉冲间隙、提高皂化油乳化液浓度以及设置合理的进给速度,能够很好地解决铝材线切割中存在的问题.     

深井采油设备的技术进展

综述了目前国内外深井采油使用游梁式抽油机－玻璃钢抽油杆系统的技术进展，尤其是玻璃钢抽油杆的制造和使用情况．指出玻璃钢抽油杆是用游梁式抽油系统进行深井采油的关键部件，并建议我国应对深井采油中使用的混合杆柱进行系统的运动学、动力学研究及杆柱的可靠性设计研究，大力推广油管锚定技术．     

聚合物驱垂直井筒流动和视粘度模型

与常规油井相比，聚合物驱抽油机井因其产出液粘度明显增大导致抽油杆受力状况变差，杆管偏磨现象严重。通过实验对聚合物产出液的流变特性进行了研究。考虑油井举升过程，利用幂律模式绘制了幂律指数与稠度系数随聚合物浓度、温度变化的关系图版。以非牛顿流体流变学理论和人工举升理论为基础，按照不同的流动规律，给出了从地层到井口聚合物驱垂直井筒流动的运动方程及其边界条件，并对方程进行求解得到了视粘度模型。应用结果表明，该模型能够提高设计结果的误差精度，为聚合物驱抽油机井的优化设计提供理论指导。