抽油机井恒功率变频控制系统研究

抽油机作为陆上油田最重要的机械采油装备之一,近年来已发展出一系列的变频节能技术,但其研究主要集中在硬件方面,缺乏相关基础理论,导致现场应用普适性差,应用效果参差不齐。为此,研究有杆泵变频测控机理,优选了主要部件,对测试数据提出了要求,形成了有杆泵抽油变频控制系统。构建BP神经网络系统对正常井和漏失、柱塞碰泵、气体影响等异常井进行识别,分类提出变频计算模型:考虑负扭矩和抽油机冲次界限等建立了正常井恒功率变频计算模型,实例对比分析了变频后抽油机速度、加速度变化规律,产液量一定时,负功功率和有功功率分别下降了65%和44%。建立了上行程漏失的异常井变频计算模型,针对性地提高上行程冲次,形成“上快下慢”运行模式。实例计算表明:该系统缩短上行程时间2.6 s,较好地解决有杆泵上行程漏失和变频节能的问题。研究成果可为抽油机变频技术提供理论支持,对油田节能和提产具有指导意义。

大排量深抽减载抽油泵研制

针对顺北油田等超深油气田开发开采需求加大的现状,提出了排量大于100 m^(3)∕d、泵挂深度大于3000 m的有杆泵大排量深抽需求。为此,研制了大排量深抽减载抽油泵,其进油阀安装在柱塞上随柱塞运动,出油阀安装在泵筒下部;进油阀座在阀球上方,依靠弹簧力提供阀球的初始关闭力。上冲程过程中,液柱载荷主要作用在下部出油阀上并由泵筒、油管承担,以降低悬点最大载荷;下冲程过程中,液柱载荷主要作用在柱塞上,以降低悬点最小载荷。通过对大排量深抽减载泵结构、工作原理和受力情况等进行分析,推导出悬点载荷计算公式,设计了弹簧结构参数,验证了新型大排量深抽减载泵的可行性。

游梁式抽油机非圆齿轮传动设计与节能分析

[目的]针对游梁式抽油机存在系统效率低、能耗高、负载波动大的不足,对基于非圆齿轮传动的游梁式抽油机节能设计方案进行研究.[方法]在考虑非圆齿轮传动条件及其与曲柄载荷匹配原则的基础上,选取最优非圆齿轮节曲线,形成非圆齿轮节曲线的节能设计准则.通过仿真分析,获得不同非圆节曲线对应的能耗值,筛选出最低能耗对应的非圆节曲线,并结合CYJY10-4.2-53HB型号游梁式抽油机进行仿真和实验验证.[结果]1)仿真结果得到在同功率电机下耗能降低4.7%,在更小功率电机下耗能降低11%,与实验结果基本一致;2)基于非圆齿轮传动的游梁式抽油机,可大幅度降低抽油机输入轴的扭矩峰值和扭矩波动,降低能耗,实现节能.[结论]从节能和降低负载波动的角度来看,非圆齿轮传动对于圆柱齿轮更有优势.

抽油杆偏磨机理及防偏磨技术研究现状

在石油开采过程中,有杆泵是目前应用最广泛的人工举升方法之一。有杆采油系统在石油和天然气行业中被认为是一项成熟的技术,具有易于应用、使用成本低等优势,在世界范围内应用普遍。但在实际运行过程中,抽油杆与油管之间的偏磨问题较为严重,由此带来的经济损失较大。通过对抽油杆产生偏磨的原因进行分析,总结了五大类最新的防偏磨技术,并提出了现有技术的发展方向,以期对生产实践起到一定的指导作用。

潜油永磁同步电机模型等效分析与仿真验证

针对定子槽内线圈与绝缘材料尺寸小、热参数差距大而导致的潜油永磁同步电机建模复杂问题,开展线圈绕组简化等效建模以及定子铁心简化建模等效计算,得到其等效物性参数,并开展电机其它关键部件的等效简化建模计算。对原电机模型与等效后电机模型在空载运行时的磁力线与磁密进行对比分析,并重点对计算得到的空载反电动势进行傅里叶变换,得到A相反电动势的谐波幅值分布曲线;对原电机模型与等效后电机模型在负载运行时的磁力线、磁密与负载转矩进行对比分析,验证了等效模型的合理性与可行性。等效模型的建立,为潜油永磁同步电机损耗计算与电磁热耦合分析奠定了数值基础。

抽油泵示功图故障诊断方法综述

在石油工业中,抽油机、抽油杆、抽油泵组合是最主要的开采装备,抽油泵的工况复杂,容易产生故障,示功图是抽油系统故障诊断中的最主要的依据。示功图反映了抽油泵的工况,通过分析示功图特征,可以判断抽油泵是否存在故障。因此,主要以抽油泵示功图故障诊断为对象展开论述,首先介绍了在两大类故障下的示功图图形,随后讨论了示功图故障诊断技术的起源与历史发展,从人工诊断到使用传统的神经网络诊断,再到使用机器学习应用在抽油泵示功图故障诊断。最后,总结了当前示功图故障诊断技术存在的问题,并展望了示功图故障诊断技术的发展趋势。

陆海机抽油气井的井下循环开启装置研究

有杆泵排采是陆海油气井生产的主流工艺技术,但是埋泵、卡泵时有发生。基于不动管柱实现作业之间切换的理念,开发了井下循环开启装置。井下循环开启装置采用全机械结构设计,能更广泛地适应油气井复杂的生产和作业工况;通过滑套旋转机构实现井筒空间启闭间的切换,采用立柱锁死机构实现井底封井的目的;生产作业时极值工况下总水头损失0.818m,损失较小,表明流道通畅,结构合理。

基于潜油电泵状态监测系统研究

潜油电泵监测系统实时监测潜油电泵各项参数,合理调整潜油电泵工作状态使潜油电泵工作在高效区,延长潜油电泵使用寿命。监测系统由井下和地面两个部分组成,井下部分利用传感器采集参数信息,经过滤波、放大后,通过耦合电路将参数信息传输到地面上,地面系统完成信息的提取与剥离,使用串口通信协议将参数信息发送至LabVIEW编写的上位机,以实时显示潜油电泵的工作状态。通过监测不同参数值,可以有效地反映潜油电泵当前的工作状态。实验结果表明,监测系统能够正常运行,并且能够对潜油电泵的工作状态进行有效反馈,有助于提高泵的效率、延长潜油电泵的检泵周期。

采油螺杆泵摩擦阻抗力(矩)分析

螺杆泵定子衬套的磨损是螺杆泵失效的重要因素。通过分析螺杆泵的磨损成因,推导出螺杆泵摩擦阻抗力的计算公式;考虑橡胶材料热膨胀及溶胀问题,计算出橡胶定子自由膨胀变形量;根据采油实际工况,得到高温高压对定子橡胶溶胀的影响;对螺杆泵进行热力耦合仿真分析,得到定子橡胶的溶胀对过盈量的影响以及过盈量和温度对螺杆泵摩擦阻抗力(矩)的影响。研究结果表明:由于定子的溶胀会导致实际过盈量与理论过盈量不一致;当理论过盈量较小时,由于定子的溶胀现象会导致实际过盈量变大;当理论过盈量较大时,由于定子的溶胀现象反而会导致实际过盈量变小;过盈量和温度的增加会导致螺杆泵摩擦阻抗力(矩)增大。

一种游梁式抽油机用尾平衡智能调节装置

介绍一种游梁式抽油机用尾平衡智能调节装置,该装置主要由尾平衡梁、传感器及配套智能控制系统组成。通过传感器采集抽油机运转数据,实时监测抽油机运行状态,控制系统对采集数据进行自动计算生成平衡调整策略,将平衡调整信号反馈给执行机构,控制驱动机构带动尾平衡梁上的平衡块移动,从而实现抽油机平衡自动调节的功能。

新型节能液压抽油机参数优化分析

针对现有游梁式抽油机能耗大、能效低状况,提出一种新型节能液压抽油机,并对影响抽油机能耗和性能的关键参数进行优化设计。基于AMESim平台搭建了所提抽油机仿真模型,将关键参数分为主要参数和非主要参数,采用遗传算法分步对主要参数和非主要参数进行优化设计,并通过理论计算分析和验证所得优化结果;其次,基于优化值对抽油杆位移进行闭环控制来调节抽油杆的速度特性,以减小换向产生的冲击振动。为验证优化结果对降低电动机功率的效果以及所提抽油机的节能优势,进行了多组仿真对比分析,结果表明:优化结果下电动机功率是保证系统性能的最小功率,且功率约为无能量回收液压抽油机的25%,节能效果显著。

浅析民勤县机井智能化发展的现状与思考

为了进一步稳步推进加快地下水的开采管控力度,民勤水利部门对地下水管理体制和管理机制发生了重大转变,为探索民勤本地的节水管理,委托节水的专业生产企业,设计安装了智能化配套设施。对完成新时代水利节水、管控、监管补齐短板,制定了可行性方案,对长远生存节水具有重要意义。

石英岩玉(独龙玉)及其处理品的无损鉴别

近年来,云南珠宝市场出现了一种商贸名称为“独龙玉”的新兴石英岩玉石。由于拥有和冰种飘花翡翠极为相似的外观而又价格低廉,深受众多消费者喜爱。但随着消费群体的认可以及“独龙玉”销量的增加,市场上有关“独龙玉”的处理品随之诞生,鱼龙混杂,给消费者造成不少损失,损害真正“独龙玉”的形象和价值。作者选取了天然、部分充填、染色、充填染色处理的4件具代表性的“独龙玉”样品,利用实验室常规检验设备以及红外光谱仪,分析了4件“独龙玉”样品的常规宝石学及光谱特征,重点介绍了石英岩玉(独龙玉)及其处理品的无损鉴别方法。

超长冲程抽油机设计与维护

针对超长冲程抽油机进行设计研究,可实现50 m超长冲程,0~10次/h的特低冲次,结构简单,操作便捷。介绍超长冲程抽油机的工作原理及结构特点,给出现场试验情况,并提出保养维护建议。通过实验验证,提出的超长冲程抽油机结构合理、操作便捷。配合超长冲程抽油泵一起使用可有效提高产液量及系统效率,缓解杆管偏磨问题,适用于低产井采油。

潜油电泵设备的气体处理技术研究

潜油电泵技术在我国油田开采中已经得到广泛应用,成为我国油田开采中保证高产、稳产的重要方式之一。在油田开采中后期,受到油气比变化影响,潜油电泵的工作效率有所下降。结合潜油电泵的常用气体,探讨、分析新型气体处理技术及其应用价值。

多指标排序优选抽油井工作参数软件研发

针对原有抽油机井工作参数软件与采油生产实际结合不够紧密、使用不方便的问题,经过技术攻关研发出多指标排序优选抽油井工作参数软件。首先确立以产液量指标为主、井下效率指标为辅、安全指标可靠的优选抽油井工作参数的设计思路,其次是建立以产液量计算为核心的系统算法。应用工程计算和经验公式相结合的方法,通过抽油泵沉没压力使供液量与排液量建立联系,将与供液量接近的排液量作为产液量,进而计算出井下效率、悬点载荷和抽油杆负载率。对所有“泵径、冲程、冲次”组合的优势产液量和优势井下效率及其对应的指标和下泵深度以列表方式输出,对所有指标与井下效率的关系以曲线方式输出,经过排序对比即可挑选出各项指标均占优势且稳定可靠的抽油井工作参数组合,实现抽油井工作参数优化设计的目标。该软件自2017年应用以来年均指导调参130井次,平均单井增产原油63.54 t,提高井下效率3.2%,取得了显著的应用效果。

抽油杆防腐技术浅析

随着油田开发进入中后期的高含水阶段和复杂的井液腐蚀介质,导致抽油杆腐蚀疲劳断脱的情况频发。通过对抽油杆腐蚀现象及原因的扼要分析,总结论述了材料提升、井液改善、表面防护三个方面七类防腐技术,为防腐技术选择提供指导。有效的防腐技术将大幅延长抽油杆安全运行时长,减少检修或事故处理频次,从而提高采油的综合经济效益。

平台采油往复式潜油电泵举升工艺技术研究

目前海上油田面临着机采设备效率低、耗能高,常规抽油机存在一次性投资大、能耗高和系统效率低等问题。设计、开发往复式潜油电泵及平台地面数控装置,通过动力电缆给井下潜油直线电机供电、产生交变磁场,转子带动抽油泵柱塞做上下往复运动,达到油气举升的目的。该装置具有结构简单、占地小、节能高效、智能调参等优点,为海上采油探索出一条全新的举升方式,特别是在油区高含水开发期有着重要意义和广阔的应用前景。

双层连续油管装置与基本工具设计研究

为确保油田稳定产出且达到高产,不断提高修井质量,油田积极采用连续油管技术,充分发挥其高效性、低成本等优点。分析连续油管技术在水平井负压作业中的应用特点,特别是冲砂、疏通、钻磨等基本作业方法,并对油管结构进行优化,研究相关装置及其基本工序的科学管理。

多相流态井下参数模拟装置实验研究

井下多参数监测工具主要用于测量流量、压力、温度、含水率等参数,鉴于此,设计了一种模拟实验装置,旨在模拟井下油水两相流体动态环境,可精准调节两相流中不同的含水率、含油率、温度、压力、流量及密封条件等动态和关键技术参数,并可实现精细数字化可视化模拟呈现,从而对监测工具的精度进行验证和标定,进而实现监测工具各参数的精准监测和数据分析。