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     

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。     

故障工况下有杆泵采油系统运行特性及示功图研究

根据井液进出泵筒速度及泵筒内井液压力变化规律分别建立正常工况、气体影响、漏失影响和供液不足等工况下的泵阀运行特性模型,并与杆管液动力学模型进行耦合,形成故障工况下有杆泵采油系统的仿真模型及对故障工况下的有杆泵采油系统运动特性的仿真分析。结果表明:仿真结果与现场实测地面示功图具有良好的一致性且预测产液量平均误差低于6%,验证了故障仿真模型的准确性;碳纤维混合杆柱相对于钢杆采油系统示功图载荷绝对值较小,加载和卸载线较长,谐波个数较少且平滑;气体影响、游动阀漏失会减小加载完成时抽油杆柱的谐振,供液不足、气体影响和固定阀漏失会加剧卸载完成时抽油杆柱的谐振;基于该故障仿真模型可获得碳纤维抽油杆等新型抽油杆故障工况下的示功图图库。     

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。     

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。     

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.     

一种计算同井注采泵合理排量的方法

为了实现同井注采井回注层的合理配注,利用劈分方法、注采平衡原理、垂直多相管流计算方法、泵效计算方法以及泵的理论排量计算方法等理论,推导出了一套计算同井注采泵合理排量的方法。该方法表明,应该同时考虑泵筒参数优选与抽油机生产参数调整,以保证井筒举升与地层供液相互协调,稳定生产,从而实现回注层的合理配注。利用该方法对大庆油田同井注采试验区的某一井组进行了实例计算,得到了适用于该井组的泵筒参数以及抽油机参数调整数据,为该井组回注层的合理配注提供理论依据。     

用玻璃钢抽油杆改善大泵强采抽油系统的工况

以混合杆柱波动方程的求解为手段,分析玻璃钢抽油杆用于大泵强采抽油系统的载荷情况,讨论这类杆柱对油井产量、悬点载荷、杆柱载荷、减速箱扭矩、光杆马力以及水马力的影响,提出用混合杆柱组合可以较好的解决大泵强采中悬点载荷和曲柄扭矩超载的问题．同时,专门对混合杆柱的超行程进行了讨论,指出该杆柱组合选择得当则能发挥玻璃钢抽油杆产生超行程的长处,克服杆柱变形引起的冲程损失,确保油井产液量．还给出了一种与波动方程差分格式具有同级精度的泵处边界条件差分格式．     

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。     

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.     

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。     

抽油机远程诊断系统开发

当前油田抽油机控制主要是依据人工观察油井参数来调控抽油机,不能智能地给出诊断结果。系统首先进行油井悬点载荷、位移的远程采集传输。然后对定向井地面示功图基于特征分析进行故障诊断,然后对抽油杆建立三维力学模型,摩擦系数等参数可以根据含水率进行实时动态调整,保证了基础参数的准确性,再次对故障进行确认,提取柱塞的有效冲程,计算泵效。系统采用VB语言编制,实际测试表明,该系统能较准确地判断典型故障模式,合理预测油井产量。     

水驱抽油机井杆管偏磨诊断方法的探讨

通过对水驱抽油机井抽油杆柱受力状态的分析,应用抽油杆柱屈曲挠曲微分方程建立杆管偏磨条件,确定杆管偏磨临界压力;应用波动方程把实测悬点示功图转化泵的示功图的方法确定抽油杆轴向分布力和轴向压力。并建立了水驱抽油机井杆管偏磨诊断方法,从而判定杆管是否偏磨和偏磨原因。利用该方法诊断107口井,杆管偏磨诊断符合率达到84.3%,对比分析采取偏磨治理措施生产一个检泵周期的井62口,平均检泵周期延长了239天。     

煤层气井有杆泵内煤粉沉积的影响因素分析

依据固液两相流理论,建立了煤层气井煤粉在有杆抽油泵内的数学模型,对煤粉在泵内的运动规律进行了分析,通过求解煤层气井有杆泵内固液两相流模型及仿真分析,得到了煤粉颗粒直径、井液的入泵速度及井液中煤粉颗粒浓度等参数对有杆泵内煤粉沉积的影响,利用固体颗粒在泵筒和柱塞间隙的磨损特性,分析了煤粉对有杆泵使用寿命的影响并给出了延长检泵周期,提高泵的使用寿命的措施。结果表明：有杆泵内下端煤粉浓度较大,分布非常不均匀;有杆泵内煤粉颗粒速度分布不均匀,湍流现象比较严重,煤粉颗粒主要沉积在固定阀入口两侧。煤粉粒径越小、井液入泵速度越大和井液中颗粒浓度越小可减少煤粉在有杆泵内的沉积。在排采的过程中通过连续、稳定、缓慢的降压,减少储层出煤粉;合理调节排采系统的冲程、冲次,通过改变泵的排量提高泵入口的流速,可减小煤粉在有杆泵内的沉积,使进入泵中的煤粉尽量排出泵外进入抽油杆和油管环空,以减少煤粉对有杆泵的影响。     

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。     

压缩式封隔器胶筒接触力学行为有限元分析

以Y341-114型压缩式封隔器为研究对象,基于Mooney-Rivlin橡胶本构模型,对封隔器胶筒的非线性接触力学行为进行有限元模拟,分析了胶筒轴向压缩距及胶筒与套管壁间接触应力分布与坐封载荷之间的关系。仿真结果表明,封隔器胶筒与套管壁间的接触应力和胶筒轴向压缩距均随坐封载荷的增大而增大;坐封载荷较高时,上胶筒与套管之间的接触应力最大,起主要密封作用的是上胶筒;坐封载荷较低时,中胶筒与套管之间的接触应力最大,起主要密封作用的是中胶筒。     

单螺杆泵采油系统杆柱瞬态动力学模型及应用

抽油杆柱运动的数学模型是油井生产系统优化设计、动态特性预测及工况诊断的理论基础.对地面驱动单螺杆泵采油系统进行有限元分析,建立抽油杆瞬态动力学模型,克服以往静力学模型无法动态反映抽油杆柱受力和运动状态的缺点.利用Newmark直接积分方法对动力学模型进行求解,可获得任意位置处抽油杆柱扭矩载荷随时间变化曲线、任意时刻沿井筒侧向位移等.由于模型中运用经典碰撞理论考虑碰撞接触的影响,因此该模型可更加真实地反映抽油杆柱的受力和运动状态,同时为螺杆泵井扶正器设计奠定理论基础.利用该模型编制的软件在二连油田的应用证实了它的准确性和实用性.     

抽油机悬点最大载荷计算

前言 确定在一定抽汲方式下抽油机悬点的最大载荷是选择抽油设备及抽油技术设计中必须首先解决的问题。已有的计算方法不是因过于简化而误差较大,就是虽然较精确,但计算比较繁琐。本文将从抽汲过程中抽油杆柱的纵向振动出发,提供一种计算悬点最大载荷的简化方法,并与实测资料及其它计算方法进行比较。     

软柱塞密封泵的研制与应用

针对机采井检泵作业成本高,工序复杂的问题,开展了软密封柱塞抽油泵研制,探索降低作业及抽油泵成本新思路。软密封柱塞抽油泵主要特点在材质的优选上,通过大量的室内实验,优选出了一种耐磨、耐压、耐热、抗老化性能好的材质聚醚醚酮,用它作为柱塞泵密封环,将常规柱塞泵活塞与泵筒的钢体之间的硬摩擦转变成了密封环与泵筒的软摩擦,大大减少了柱塞往复运动时对泵筒的磨损;在结构设计上,应用图版法设计软柱塞密封泵的允许最大间隙,再以铜体泵的标准精确设计柱塞与泵筒之间的间隙,到达了软密封的效果。