利用低摩阻柱塞抽油泵提高泵效及防偏磨技术的应用

大庆油田杆管偏磨井数逐年增多,严重影响了聚合物驱采油效果和规模应用。对杆柱屈曲的原因、规律和偏磨状态以及偏磨机理进行了分析,研制并应用聚合物驱低摩阻柱塞泵解决了摩阻小、漏失量也小的难题。实施了防偏磨配套技术,研制了3种杆串在线测试仪,解决了杆管偏磨的问题,延长了杆管工作寿命,提高了泵效。

聚能等流度高效驱油新方法研究

对于非均质多油层油藏，现有开采理论和技术难以大幅度挖掘难采及滞留的剩余油，提出了同步聚能等流度调控大幅度提高采收率的新方法和驱油机理。通过等流度设计，实现了非均质层内的分流、聚能、聚流过程，达到大幅度驱油节能、节约注入水、减少注剂、降低投资、高效挖掘难采剩余油及大幅度提高采收率和开采效益的目的。数值模拟研究和对岩心渗透率为0.1-3.0μm^2的非均质油层室内实验表明，水驱后聚能等流度驱油均获得较好效果，大幅度减少了注剂量、提高了驱油效率和采收率（60％-80％）。现场试验分析表明，该方法能大幅度提高采收率。

柔性倍程抽油机动力特性模型和参数优化

针对常规游梁式抽油机存在能量传递环节多、能耗大、体积大等问题,大庆等多家油田已研发和申报柔性倍程抽油机专利。根据该抽油机运动的特点,研究了其动力学特性数学模型和结构参数的优化。建立了相应的运动和动力分析方程,讨论了抽油机悬点的位移、速度、加速度、平衡重、减速器扭矩和电机功率的变化规律,并利用正交优化的方法进行了结构参数的优化。与原有机型相比,优化后的设备最大扭矩和最大功率分别降低了10.5%和26.5%,改善了设备性能和运行状况,使之更适用于油田生产。

抽油机井振动载荷对杆管偏磨的影响研究

建立有杆泵杆柱振动力学偏微分方程并求解和分析,研制了可测出抽油杆工作过程中瞬时受力状况的测试仪器,进行了现场测试,获得了抽油杆不同部位受拉压和侧向力的周期性变化曲线,发现了振动载荷由下至上逐步增大的规律。当轴向压力增大到一定程度时,杆柱将屈曲变形,增加径向接触力,会使杆管偏磨的程度增加,为抽油机井杆管防偏磨提供了依据。通过采取合理加重、优化参数等技术措施,使杆柱受力中和点下移或减轻振动影响,措施在不同油田的几千口井上实施后见到了下移中和点、减小振动载荷、延长检泵周期的明显效果。

多井抽油中心系统及其特性分析

针对现有单井抽油机传动环节多、运动性能差、存在抽油杆无效载荷、有效载荷交变幅度大、功率和扭矩存在负值等导致低效问题,提出交变载荷多相位均匀输出思路和原理,研发多井抽油中心系统。建立系统运动和动力分析方程,推导出抽油机悬点位移、速度、加速度、减速器扭矩及电机功率计算公式,并与游梁式抽油机工作性能进行对比分析。结果表明:多井抽油中心动力性能明显优于游梁式抽油机,最大扭矩减小,载荷交变均匀化,消除了负扭矩,改善了减速器的工作条件,降低了电动机的装机功率;抽油中心系统抽采偶数丛式井时,利用油井载荷自平衡,所需动力较小,抽采奇数丛式井时需加装平衡块,设计过程中应考虑柔性传动件的使用寿命;现场试验效果良好,是一套单机驱多井正扭矩功率的节能降投资新方法和新技术。

利用分层测压技术判断高压注水层破裂方法

在分析地应力与地层破裂压力关系的基础上 ,推导和研究了注水压力与地层流动压力的关系式 ,给出了井底流动压力与地层破裂压力的关系式 ,由此建立了井口注水压力与地层破裂压力之间的关系式。提出了一种高压注水井分层测地层压力恢复的新方法 ,该方法管柱功能强 ,测压井下关井 ,分层流量直接测试不用迭加法 ,测试精度高 ,操作方便。应用该方法进行高压注水层地层破裂的测试 ,分析了破裂地层试井曲线特征。对地层破裂在曲线上表现的特征进行了理论分析和验证 ,现场应用已见到了很好的效果。实测解释结果表明 ,该方法切实可行 ,判断符合率高 ,为高压注水井提供了压力上限控制的依据。

调整井完井压力系统及固井工艺的优化与控制

针对油田调整井固井质量优质率低和提高固井质量难的问题,通过石油地质、油藏、钻井、采油工程的有机结合及系统优化与控制,以油藏数值模拟方法为手段,优化压力系统,精确预测分层压力状况,实施待钻井点层间压差及压力最小化控制。另外,对水泥浆凝固特性进行了研究,选择合适的水泥浆体系来提高固井质量。现场试验证明,利用层间压差最小化及改善水泥浆凝固特性的方法,提高调整井固井质量的措施效果好,工艺可行,同区块相比,固井质量合格率提高了4%以上,从而解决了长期困扰油田开发调整井固井质量差的难题。

机械采油井管理水平宏观控制图

根据泵吸入口压力与泵效、排量之间的函数关系以及油田的技术政策,对抽油机井和潜油电泵井两种采油方式的技术管理水平绘制了宏观控制图。利用油井实测数据,借助该图可以找出油井存在的问题。并可进行单井分析、区块和油田的宏观技术控制。为各地区不同条件下压力与泵效、排量之间关系的比较创造了条件。

套压降低法测泵口压力和井底流压

阐述了套压降低法测泵口压力和井底流压的基本原理、测试方法以及相关的资料处理和计算方法。该测压方法不受现场条件的限制， 具有显著的经济效益， 易于在油田中推广应用。现场实际应用表明方法简单， 并克服了油套环空泡沫段的影响， 测试精度能满足现场应用要求。

提高地下金属管振动波测试中冲击响应信号的信噪比

提出了在套损振动波检测过程中提高信号信噪比的方法。检测过程中,在井口敲击套管并接收、分析套管的回波,以了解介质的变化情况。由于反射波信号强度较微弱,单纯用一组接收信号无法进行正确的套损分析,采用信号增强方法,即利用多个类似信号进行叠加,增强反射波的有效信号,降低背景噪声,从而得到有用信息,进行正确的套损状况分析。开发了相应的信号处理软件,提高了信号处理速度。通过10井次的测试表明,技术原理可行,软件工作稳定、可靠,便于操作,可以进行多种方法的信号处理,极大地提高了工作效率。

系统数值优化方法的研究与应用

大系统具有结构复杂、功能综合、因素众多等特点,相应的规划和决策问题的求解是非常困难的。我们针对大系统工程规划和决策的特点,结合运筹学的原理,提出了大系统数值优化概念,建立了优化模型,给出了优化问题的求解方法;并选择了中石油的DS-1油田作为应用实例,进行了油田采油工程数值优化,取得了很好的效果。为一般的复杂工程系统的规划和决策提供了一个新方法。

液压自封不漏失抽油泵的研制与应用

针对常规柱塞泵采油过程中存在易磨损、漏失大、卡泵等问题，研发并推广应用了液压自封不漏失抽油泵，从结构原理、室内试验和现场实施效果等方面总结了该泵的特点。该技术利用液压自封原理的设计思路，采用新的复合密封和多级扶正的方式，解决了胶套溶胀导致卡泵的问题，实现了深井有杆柱塞泵不漏失、摩阻低。室内试验不漏失，泵效高达96％；现场应用效果显著，可延长检泵周期260d，提高泵效20％。解决了含聚、出砂、稠油、低产等复杂条件采油工艺技术难题。

液压反馈自封高效节能柱塞泵的研究与应用

针对目前采用的柱塞泵摩阻大、漏失大、寿命短等问题,提出了一种新型液压反馈高效节能自封柱塞泵(HSP)。该泵的柱塞芯由中部开有若干个径向槽孔的金属管制成,柱塞上装有一个弹性伸缩套,套在中心筛管柱塞芯上,在弹性伸缩套外面套有若干个耐磨的密封环。上行程时柱塞内部的流体压力作用到胶套内表面上使之向外膨胀,使密封环始终压在泵筒内壁上,形成良好的密封;下行程时弹性伸缩套恢复原状,柱塞和泵筒之间产生间隙。通过有限元力学分析,证明该泵克服了常规柱塞泵摩阻大、效率低、寿命短等不足。室内试验表明该泵实现了下行"无"摩阻,上行自封"无"漏失,专用耐磨环实现了长寿命的目的。现场试验表明,在供液条件充足的情况下,该泵泵效达到60%～80%,可高效节能连续工作2年以上。

柔性液压自封抽油系统

现有抽油机系统运动性能差、能量传递环节多、结构复杂、能耗高，为了提高机械采油技术整体水平和抽油泵泵效，根据柔性传动及液压自封原理，研制了柔性液压自封抽油系统。单曲柄倍程抽油机以柔性传递代替刚性传递，简化能量传递环节，实现小体积的同时，降低了能量损失；液压自封柱塞泵采用复合密封和多级扶正方式，解决了漏失大、偏磨等问题。实现了低能耗、高效率举升，平均泵效提高26％，系统效率提高25％以上，现场应用取得了理想效果。

双憋压曲线在螺杆泵井工况诊断中的应用

基于流体传压理论 ,给出了诊断螺杆泵井工况的双憋压曲线法。根据油井条件和问题性质的不同 ,提出了三相憋压、两相憋压、单相憋压 3种方式 ,并对好泵正常工作、抽油杆断脱、油管漏失等工况进行了理论推导 ,分析了该方法的优越性。对现场实际典型井进行了双憋压曲线分析 ,该方法分析符合实际 ,并在大庆油田得到了推广应用 ,有的地方作为一种判断分析泵况的规定资料录取。

液压自封弹性井口密封装置

液压自封弹性井口密封装置采用液压反馈自封原理,将液压自封与机械密封相结合,利用井口内部流体压力,使密封环与光杆紧密接触,从而达到密封目的。从液压自封井口密封与常规盘根密封效果对比可看出,液压自封装置井电机上、下电流分别下降12.4%和11.3%,电机功率下降9.01%,单井年节电约6 249 kW.h。依据测试结果分析计算,摩擦环采用优质耐磨材料,年可减少停机时间约23 h以上,可减少原油产量损失,经济效益显著。

单曲柄正扭矩柔性抽油机原理及试验研究

针对常规游梁式抽油机工作过程中减速箱载荷交变幅度大且存在负值、电机负功率、系统效率低等问题,提出了一种单曲柄正扭矩柔性抽油机结构,改变悬点载荷上下冲程运动的做功区间,实现正扭矩变换,使交变载荷均匀化,提高系统效率。分析了该新型抽油机的工作原理,建立了抽油机运动和动力学模型,并进行了室内和现场试验。理论分析、室内和现场试验表明:该新型抽油机结构紧凑,实现了正扭矩,节能效果良好。

柔性三次平衡正扭矩抽油机设计及性能分析

针对现有抽油机减速箱动力输出轴存在净扭矩负值的问题，设计了柔性三次平衡正扭矩抽油机，运用解析法建立了位移、速度、加速度以及动力学特性的相关数学模型，并结合实例进行了运动学及动力学分析。结果表明：该抽油机悬点加速度正向最大值为0．2828m／s^2，负向最大值为-0．2155m／s^2，运动性能良好；净扭矩最小值达到4966N，最大值仅为常规游梁抽油机的73．99％，不但显著提高了系统效率，还改善了减速箱齿轮的受力状况。柔性三次平衡正扭矩抽油机结构设计合理，节能效果显著，使用寿命长。

低产油井抽油机原理及动力学研究

针对现有抽油机应用于低产油井时体积大、重量大、能耗高、效率低的问题,提出一种低产油井抽油机,实现体积小、重量轻、效率高、能耗低。通过理论分析,建立了该机型的运动和动力学模型。通过实例计算、室内和现场试验表明,该机型减速器输出轴净扭矩和电动机有效输出功率波动较小,全周期做正功,提高了电动机瞬时利用率和系统效率,节能效果明显。