深井有杆泵采油减载技术及杆柱设计研究

针对深井采油的难题,提出了将空心杆、减载器与小直径泵进行组合应用,以悬点最大载荷取最小值为目标的复合杆柱设计方法,建立了复合杆柱-减载器-小直径泵模型,并给出了确定混合杆柱组合比例及减载器安装位置的方法。根据模型编制设计程序,通过对现场油井进行优化设计试验,验证了复合杆柱设计方法在满足深井实际生产需求的同时可使悬点载荷明显降低。     

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。     

螺杆泵井驱动杆柱的偏磨和断裂动力学分析

油管或油杆的偏斜被认为是驱动杆柱偏磨和断裂的主要原因,但现有的防治方法不能从根本上解决其偏磨及断裂问题.根据驱动杆柱动力学理论,分析认为横向振动对驱动杆柱的偏磨和疲劳断裂有重要影响.建立了驱动杆柱的横向振动模型,提出了根据横向振动频率计算驱动杆柱临界转速的方法和通过控制驱动杆柱的转速来控制驱动杆柱的横向振动的防偏磨和断裂的方法,同时针对驱动杆柱的疲劳断裂现象,用安全系数法对其进行校核计算,从动力学角度为螺杆泵井驱动杆柱的偏磨和断裂问题提供了解决方法.     

螺杆泵井驱动杆柱的偏磨和断裂动力学分析

油管或油杆的偏斜被认为是驱动杆柱偏磨和断裂的主要原因,但现有的防治方法不能从根本上解决其偏磨及断裂问题.根据驱动杆柱动力学理论,分析认为横向振动对驱动杆柱的偏磨和疲劳断裂有重要影响.建立了驱动杆柱的横向振动模型,提出了根据横向振动频率计算驱动杆柱临界转速的方法和通过控制驱动杆柱的转速来控制驱动杆柱的横向振动的防偏磨和断裂的方法,同时针对驱动杆柱的疲劳断裂现象,用安全系数法对其进行校核计算,从动力学角度为螺杆泵井驱动杆柱的偏磨和断裂问题提供了解决方法.     

螺杆泵采油杆柱受径向力激励的横向振动

杆柱横向振动是螺杆泵采油系统杆管失效的主要原因,研究杆柱匀速自转时液体径向力对杆柱横向振动规律的影响,通过仿真拟合方法得到液体径向力的数学模型并探讨径向力和公转离心力对杆柱作用规律;建立杆柱横向振动的仿真模型,其中液体径向力和由于杆柱偏心旋转离心力为横向激励,研究液体径向力对杆柱横向振动规律的影响;利用数值方法对振动微分方程求解。结果表明：液体径向力的方向变化和偏心率有关且存在使径向力方向转换的临界偏心率,考虑径向力时杆管间碰撞力增大,碰撞次数增多,杆管首次发生碰撞时间缩短,杆柱波动性更大,碰撞力最值出现在杆柱底端和中部附近;杆柱工作时间越长其整体振动越明显,形状越不规则。     

基于Visual Basic编程的深井有杆泵设计

针对西部油田井深、温度和压力高的特点,展开深井有杆泵采油技术研究。研究过程中用实际井温度压力数据对温度压力模型进行对比,选择合适的深井温度压力计算方法。杆柱设计过程中考虑深井中常用玻璃钢杆柱的情况,针对深井载荷较大的特点,以整体杆柱质量最轻为第一目标,结合Visual Basic编程手段,提出一套深井有杆泵程序设计方法;并对现场深井进行有杆泵优化设计。结果表明:设计方案与实际生产数据相比,能使载荷明显减小,满足深井生产要求,为深井有杆泵设计提供方便。     

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．     

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．     

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。     

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。     

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     

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     

抽油杆疲劳寿命可靠度计算

抽油杆作为抽油系统的重要部件之一,其疲劳寿命的可靠度严重影响整个抽油环节。由于抽油杆个体差异和各种随机因素的影响,其疲劳寿命具有分散性,需要通过统计推断对其进行分析。通过正态分布的统计方法对抽油杆疲劳寿命可靠度进行研究,从而为油田在选择抽油杆方面提供依据。     

铝合金抽油杆柱深抽的初步研究

机抽井深抽是恢复油井产量行之有效的措施,为解决钢质杆深抽时驴头负荷、曲柄扭矩和杆柱应力过大的问题,我国西部某油田提出了使用铝合金抽油杆的设想。本主根据抽油杆柱设计理论导出了深抽杆柱各级下入深度的公式;对不同工艺参数配合下的计算结果进行了对比分析,对铝合金抽油杆柱用于深抽的可行性进行了初步研究。     

基于GM-ELM的有杆泵抽油井故障诊断

为了解决有杆泵抽油井故障诊断问题,提出了基于灰度矩阵极限学习机(gray matrix-extreme learning machine,GM-ELM)故障诊断方法.首先用灰度矩阵对有杆泵抽油井进行故障特征提取;然后用数理统计的方法建立灰度矩阵的特征向量,将故障特征向量作为故障诊断模型的输入值;最后建立GM-ELM模型对有杆泵抽油井故障进行诊断.仿真结果表明该方法与GRNN(general regression neural network)方法、LS-SVM(least squares support vector machine)方法、BPNN(back propagation neural network)方法相比具有更高的故障诊断准确率.     

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。     

有杆采油系统实验教学平台

针对有杆采油系统教学存在的课堂教学抽象,现场实习人身安全无保障,实习费用高、时间长等缺点,研制了有杆采油系统实验教学平台。该平台主要由抽油机、抽抽泵、供气系统、供液系统、示功仪和实验台等6部分组成。可演示抽油机和抽油泵的实际工作原理,通过示功图判断井下事故,进行洗井作业训练,分析各抽油机的特点及节能效果,寻求抽油机采油节能增效的方法等。利用该实验教学平台,使现场实习室内化,是实验教学的好助手。经教学验证,效果显著。