喷射泵井工况诊断与调参技术研究

为了使喷射泵工作在最优工况 ,提高喷射泵采油系统的效率 ,给出一种根据地面测试数据推断喷射泵井工况并同时计算油井产能的方法 .地面测试参数包括动力液和混合液的压力、流量、温度等 .采用多相垂直管流的计算方法由地面测试数据得到井下动力液泵入口处和混合液泵出口处的流量、压力和温度 .用喷射泵在非等密度体系中的特性方程计算得到喷射泵工作的压力比 ,由压力比计算得到泵吸入口处的压力 .这样 ,就可以计算出诊断喷射泵井工况所需要的压力比 ,流量比和泵效等工况参数 ,泵吸入口压力还可用来计算油井的产能曲线 .用这种方法对喷射泵系统进行工况诊断仅需在地面测试数据 ,避免了测试井下数据的困难 ,测试过程不需停泵 .文中论述了喷射泵井生产系统主要故障形式和诊断方法 ,并给出了两口油井的诊断实例     

蒸汽喷射泵举升稠油参数设计

应用气液两相流理论与传热学原理,建立了蒸汽喷射泵采油井井筒和油套环空中流体流动及传热耦合模型,以渐缩式喷嘴中蒸汽流动规律为基础,建立了以湿饱和蒸汽为动力液的喷射泵举升特性方程,应用节点分析方法,以井下喷射泵出口为求解点,形成了一套完整的蒸汽喷射泵采油工艺参数设计方法.计算结果表明:喷嘴喉管面积比相同时,引射系数增大,泵排出口压力降低;引射系数相同,减小面积比,泵排出口压力降低.     

液力反馈泵井悬点静载荷的测试与分析

抽油机井示功仪测试的上、下漏失曲线反映了抽油杆在静止状态下的受力,针对于液力反馈泵井的上漏失曲线的栽荷值由抽油杆柱自重、液柱栽荷、井口油压产生的载荷和沉没压力的作用力等组成,由液力反馈泵的工作原理得下漏失曲线的载荷值与上漏失曲线值是相近似的。在这些载荷中,只有井口油压引起的载荷与沉没压力产生的作用力可以通过计算准确获取。本文建立了测试上、下漏失曲线时抽油杆的受力平衡方程,并通过对方程进行分析。得到抽油杆自重、泵出口压力、液柱载荷的计算公式,并分析了用传统方法计算抽油杆柱自重和泵出口压力时,计算误差较大的原因。该方法测试数据简单,所得到的参数对液力反馈泵井工况诊断和油井工艺方案设计具有重要作用。     

利用漏失曲线计算抽油机井悬点静载荷

抽油机井示功仪测试的上、下漏失曲线反映了抽油杆在静止状态下的受力.本文提出了利用漏失曲线计算悬点静载荷的方法,分析了上、下漏失曲线的载荷组成;建立了测试上、下漏失曲线时抽油杆的受力平衡方程;通过对方程的分析,得到抽油杆自重、泵出口压力、液柱载荷以及抽油杆所受浮力的计算公式.分析了用传统方法计算抽油杆柱自重和泵出口压力时产生较大误差的原因.该方法测试数据简单,计算结果更符合实际.所得到的参数对油井工况诊断和油井工艺方案设计具有重要作用.     

井口驱动螺杆泵泵载荷的确定方法

泵载荷的确定是油田合理选用泵的重要依据，也是井口驱动螺杆泵生产油井优化设计和工况诊断的重要组成部分之一。从目前油田的实际情况出发，将整个井口驱动螺杆泵生产油井作为一个大的生产系统，将油层套管，油管，井下螺杆泵机组和井口分成了５个子系统，利用系统节点分析法，提出了在已知未知油井的测试流量和测试流压两种上确定泵载荷的实用方法。     

定向井抽油杆柱纵横振动模型及其诊断

提出了用于分析定向斜半抽油杆系统工况的新的三维模型，建立了有杆泵系统动力模型的基本方程和数值求解方法，应用微分几何和变分原理，将杆柱的动力方程表示成一组耦合的偏微分方程及相应的边界条件，由此建立的计算程序可以完成对定向井井下工况诊断和地面工况的预测，实例计算结果与现场实侧结果能较好吻合，并通过实例计算讨论了用直井模型分析定向井所带来的较大误差。     

井口驱动螺杆泵泵载荷的确定方法

泵载荷的确定是油田合理选用泵的重要依据,也是井口驱动螺杆泵生产油井优化设计和工况诊断的重要组成部分之一。从目前油田的实际情况出发,将整个井口驱动螺杆泵生产油井作为一个大的生产系统,将油层、套管、油管、井下螺杆泵机组和井口分成５个子系统,利用系统节点分析法,提出了在已知和未知油井的测试流量和测试流压两种条件下确定泵载荷的实用方法。     

基于供排协调的抽油机采油井智能控制系统

抽油机采油井的产量取决于油井产能和抽油泵排量两个方面。根据抽油机井采油供排协调原理,分析油层子系统向井底的供油能力和抽油机采油子系统排出能力之间的协调关系,建立了以保持恒定泵沉没压力为限定条件的供排协调冲次自动调节模型。采用油井工作状况实时监测数据,计算得到沉没压力。根据与设定沉没压力比较的差值大小调节电机供电频率,自动控制冲次,实现油井恒定泵沉没压力条件下的供排协调,从而使采油系统自动适应产能变化,使油井处于稳定生产状态。采用研究的技术能够实现稠油热采井、二氧化碳吞吐井等产能变化油井智能自动调参生产。该技术在油田现场进行了试验,对油井应用实例进行了分析。     

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。     

水力射流排砂泵选型方法研究

应用最优化技术,在确定井的产能、井下装置类型、管柱尺寸和动力液介质等后进行射流泵设计计算,以选择合适的、效率最高的射流泵,为射流泵的选型提供了依据。     

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)。     

高气油比油藏的油井应用电泵采油的可行性研究

对埕北30油藏特点进行了分析，以此为例确定了油井自喷后采用电泵抽油的机采方式。结合目前国内外电泵吸入口处含气率的界限，分析了电泵在高气液比状态下的适应性，给出了高气液比条件下泵吸入口处含气率的计算模型。利用此模型分别计算了不同吸入压力、不同气油比下含水率分别为0，20％，40％与80％时泵吸入口处的含气率，进而对电泵在高气液比条件下的使用条件和适用范围进行了详细分析，以使该项举升工艺更有效地用于埕北30油藏的开发。计算结果表明，在油藏压力保持在30MPa，生产气油比不超过250的情况下，埕北30油藏可以采用电泵采油。该项研究也适用于其他高气液比油藏的开发。     

CO_2驱低液量高气液比井下气锚模拟与优化

注CO_2驱油已在吉林油田开发低渗透油藏中取得了良好效果,其采油井出现典型的小液量、高气液比特征,导致在常规油井中运行良好的有杆泵采油工艺出现了较强的不适应性。为此,在分析常规重力类气锚和螺旋气锚分气原理的基础上,设计了适用于低液量高气液比的新型井下气锚结构,采用抽油机悬点运动规律作为抽油泵工作过程,修正了CFD模型的上边界条件,将地面气液比修正为入泵气液比并考虑气泡的破碎和凝聚,模拟了新型井下气锚工作原理,单因素敏感分析了柱塞的抽汲参数对新型井下气锚分气效率的影响。X井现场试验表明,采用新型井下气锚后,井口套压由9.5 MPa降至0.4 MPa,产液量由措施前的1.5 t/d升至17.4t/d,在产气量达到792 m~3/d情况下,泵效高达84.6%,明显高于同区块其余井平均泵效40.1%。该研究成果对于CO_2驱油的推广应用具有重要现实意义,对类似的高气液比油井有杆泵抽油具有重要的借鉴作用。     

潜油电泵油井工况诊断技术通过技术鉴定

我校开发系张琪教授等与胜利石油管理局无杆采油泵公司合作完成的“潜油电泵油井工况诊断技术研究”项目。于1993年3月25日通过胜利油田科委组织的技术鉴定.该技术建立了一套潜油电泵油井工况诊断和油井生产系统优化设计的理论模型和方法.首次建立了考虑电缆及井下机组增温效应的潜油泵井温度场计算的理     

一种喷射泵系统装置和工艺参数的优化匹配方法

以喷射泵系统在给定的工作条件和井底流动压力变化范围内,在满足生产要求的前提下,平均工作效率最高为目标函数,取喷嘴—喉管面积比、地面泵功率和压力、油管尺寸共四个设计变量,从喷射泵复杂的迭代计算过程中确定出气蚀、系统工作性能等限定的十二个约束条件,建立系统优化模型。用约束非线性混合离散优化方法对喷射泵系统装置进行优化匹配。该优化匹配方法可为工程前期系统装置的总体规划和匹配提供理论依据。     

电潜单螺杆泵油井生产系统优化设计方法

以电潜单螺杆泵油井生产系统为研究对象，以油井供液能力(原油人井流动特性曲线)、单螺杆泵的特性和整个系统的协调工作为依据，利用系统节点分析方法和最优化技术，把获得设计产量下的系统效率最高或能耗最低作为优化设计目标，介绍了井下电潜螺杆泵子系统基本模型的建立方法，并给出了有关的换算关系式、优化设计方法及步骤。利用现场优化设计实例验证了此方法的可行性，为油田电潜单螺杆泵油井生产的优化设计提供了理论依据。     

泵外防气装置沉降部分数值模拟

部分油田在深井泵开采期采用注气驱油,油井的油气比较高。减少高含气抽油井中气体对泵工作影响的有效措施是在泵的入口处安装气锚(泵下防气装置和泵外防气装置),使油流中的自由气在进泵之前分离出来,通过油套环形空间排到地面。针对井下气锚分气机理及分气效率进行了探讨性研究,采用计算流体动力学软件FLUENT,对泵外防气装置沉降部分的气液两相流动进行数值模拟,研究了气锚的长度、油气比对分离效率的影响,并优化出分离效果最佳的沉降段长度。     

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.     

高气油比油藏的油井应用电泵采油的可行性研究

对埕北 30油藏特点进行了分析 ,以此为例确定了油井自喷后采用电泵抽油的机采方式。结合目前国内外电泵吸入口处含气率的界限 ,分析了电泵在高气液比状态下的适应性 ,给出了高气液比条件下泵吸入口处含气率的计算模型。利用此模型分别计算了不同吸入压力、不同气油比下含水率分别为 0 ,2 0 % ,4 0 %与 80 %时泵吸入口处的含气率 ,进而对电泵在高气液比条件下的使用条件和适用范围进行了详细分析 ,以使该项举升工艺更有效地用于埕北 30油藏的开发。计算结果表明 ,在油藏压力保持在 30MPa ,生产气油比不超过 2 5 0的情况下 ,埕北 30油藏可以采用电泵采油。该项研究也适用于其他高气液比油藏的开发。     

注水井高效测调技术的研究与应用

近年来,随着智能控制技术的发展,注水井高效测调技术已经逐步显示出它的技术优势,在测试过程中实现了"流量、压力实时监测,测试数据实时录取、注入参数实时控制提高了分层注水测试效率和测试资料的准确率。通过对地面控制信号传输系统、井下综合测调系统、辅助系统等技术的研发,并在室内和现场试验中不断改进、完善,取得了较好的应用效果。该项技术可做为注水井测试技术的换代技术,具有较好的应用前景。