节能高效抽油泵技术探讨

常规有杆抽油泵在油田生产中存在抽油杆偏磨现象严重,泵承受载荷较大,造成抽油机系统能耗较高,为此,探讨一种节能高效抽油泵技术,充分利用液压反馈原理,可以大大减缓抽油杆偏磨现象,减少摩擦所消耗的能量,同时能够降低下冲程阻力和上冲程载荷,从而实现节能高效抽油的目的,具有较好的应用前景。     

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.     

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。     

基于有限元方法的抽油杆管磨损量预测

针对在斜直井、定向井、水平井等井中采取有杆泵采油作业时,由于抽油杆屈曲以及井眼弯曲导致抽油杆严重偏磨的问题,建立了抽油杆动态行为有限元分析方法。利用能量法原理,将抽油杆发生偏磨时产生的摩擦功与金属磨损消耗的能量联系起来,确定了有杆抽油系统杆管偏磨磨损量预测模型,利用有限元分析得到的接触力可以定量分析杆管柱的磨损量。结果表明,有限元方法模拟效果较好,可用于预测井下杆管偏磨情况,对油田采取合理的防偏磨措施具有重要的指导意义。     

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。     

防抽油杆偏磨工艺措施浅见

目前发生抽油杆偏磨的现象越来越严重，其主要原因是活塞下行时作用在活塞上的方向向上的力无法消除，在这些力的作用下，活塞下行受阻，速度降低，当阻力足够大，活塞上部的抽油杆下行速度超过活塞时就导致了抽油杆弯曲，发生偏磨，此工艺理论通过在活塞下部加装加重杆，抵消了活塞下行阻力，并配合以相应改装结构的抽油泵防止气锁现象，从而达到防止杆偏磨的目的。     

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。     

利用岩电参数计算聚合物驱相对渗透率

常用的聚合物驱相渗曲线测试方法稳态法以及非稳态法都须精确确定聚合物黏度,而聚合物溶液具有明显的非牛顿流体特征,表现为其黏度随剪切速率变化而变化。针对现有的聚合物黏度修正模型计算结果差异较大、缺乏普适性的问题,提出一种从电阻率数据中计算聚合物驱相对渗透率的新方法,并通过相对渗透率-电阻率联测试验对该方法进行验证,与传统方法以及黏度修正法进行对比分析。结果表明,通过新方法计算得到的聚合物相相对渗透率数据较为准确、合理,可以解决传统方法计算得到的聚合物相相对渗透率值偏大的问题。     

偏心环空中内管壁受非牛顿流体作用力的数值计算

由于聚合物溶液特有的非Newton流变性,聚驱抽油机井产生了诸如泵效下降、抽油杆偏磨等问题.为研究非Newton流体对内管壁的作用力,分别选用变系数二阶流体和幂律流体模型,建立了流体在偏心环空中流动的基本方程,以及内管壁受非牛顿流体作用力的数学模型;通过有限差分法对流动的基本方程进行了数值求解;并以HPAM水溶液为例,计算了内管做轴向匀速运动时受非牛顿流体的作用力;分析了压力梯度、偏心度、内管速度等对内管壁受力的影响.结果表明,内管壁所受流体作用力在x方向的合力Tx主要受法向应力差的影响,而合力的方向则受压力梯度、偏心度、内管速度等的共同影响;z方向的合力Tz与Tx相比在工程上可以忽略.     

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，井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。     

偏磨抽油杆接箍力学性能及承载能力分析——以塔河油田抽油杆接箍断脱为例

针对塔河油田抽油杆接箍在采油生产过程中，易发生磨损现象，而导致抽油杆接箍断脱失效的问题。以直径为25mm抽油杆，基体材料为35CrMo接箍为研究对象，考虑接箍壁厚受磨损程度的影响，应用有限元方法，开展抽油杆接箍在拉压载荷作用下受力分析和承载范围分析。通过拉压试验测试和数值模拟结果对比分析并验证数值方法可靠性基础上，开展了拉压载荷在20KN-250KN下不同磨损量抽油杆接箍的力学性能分析。研究表明，等效应力和接触应力均随着载荷增大而增大，无磨损接箍在受力范围内均能满足应用要求。但由于接箍出现偏磨，其等效应力与接触应力分布对称性变差，且磨损严重时，其承载能力严重下降，断脱风险加大。     

一种计算深井泵柱塞冲程的新方法

冲程损失是影响泵效的一个重要因素 ,计算泵效时 ,常规的方法只考虑由静载荷和最大惯性载荷引起的冲程损失 ,而没有考虑振动载荷对冲程损失的影响。在对悬点运动规律分析的基础上 ,提出了一种计算抽油杆柱振动位移及考虑抽油杆柱上加速度分布后惯性载荷引起的附加柱塞冲程的方法。实例计算结果表明 ,计算所得的附加柱塞冲程是不可忽略的 ,在对有杆泵井参数优化设计及有杆泵井的诊断分析时 ,可以采用该方法。这种新的计算方法有助于提高抽油机井工况诊断的准确率及参数优化设计的精确度     

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.     

水平井稠油开采中电加热井筒的抽汲工况

根据传热学和两相流原理，计算了包括圆弧段在内的沿井深的温度和压力分布，算出了最大和最小的悬点载荷，并求得了悬点载荷与井筒电加热强度及抽汲速度间的关系，为避免抽油杆的断脱提供了分析依据     

存在扶正器条件下三元复合溶液环空流动实验与模型研究

基于自主研制的全尺寸井筒复杂流动实验模拟装置,考虑存在扶正器条件下的水平井三元复合驱非牛顿流体井筒流动的复杂特性,开展了抽油杆扶正器对三元复合溶液水平环空流动特性影响的实验研究。结果表明,当管路存在扶正器时,流动压降显著增大,且其随流量仍呈近似指数规律增加。运用非牛顿流体力学理论,结合水力当量长度的概念和实测压降数据,建立了存在扶正器条件下的三元复合溶液非牛顿流体水平同心环空流动的压降预测模型。采用VB.NET对模型进行了编程求解,其平均绝对百分误差在10%以内,性能良好且简单实用。研究成果为后续的存在扶正器条件下的三元复合溶液和原油两相环空流动压降模型的建立及扶正器的优化设计奠定了重要基础。     

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     

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。     

液力反馈型空心杆采油工艺抽油机悬点载荷分析

介绍了一种新型空心杆采油工艺技术 ,这种技术采用了具有液力反馈原理的空心杆抽油泵 ,该泵的特点是能有效地减小空心杆的下行阻力 ,并能增加抽油杆的下行动力。对常规型和液力反馈型两种空心杆采油工艺进行了分析对比 ,给出了两种工艺中抽油机的最大、最小悬点载荷计算公式 ,计算出上、下冲程中抽油机的最大、最小悬点载荷。计算示例进一步说明了液力反馈型空心杆采油工艺的优越性