有杆泵-地面驱动螺杆泵组合举升工艺设计

随着塔里木等深层油气田的开发,能够满足深井大排量深抽的工艺技术逐渐成为现实需要,考虑到机采井的泵挂深度不断加深,单一的举升方式随着举升高度的增加往往表现出一定的局限性和低效性,因此,针对性地提出有杆泵地面驱动螺杆泵组合举升工艺,将螺杆泵和有杆泵安装在同一生产管柱上进行“接力”采油。为论证有杆泵地面驱动螺杆泵组合举升工艺的可行性,在分析有杆泵-地面驱动螺杆泵组合工艺的工作原理、流量匹配及杆柱受力状况的基础上,建立了有杆泵-地面驱动螺杆泵组合举升工艺在油井深抽条件下的悬点载荷计算模型,与单独的有杆泵抽油相比,在保证产量相同的情况下,该组合系统能通过降低抽油机悬点载荷达到增加泵挂深度及排量范围、降低抽油能耗的目的。

基于改进小波包结合CS-BP的地面驱动螺杆泵故障诊断

针对目前地面驱动螺杆泵故障诊断存在效率不高、精度不足、损耗资源的问题,提出通过引入功率谱细化的思想改进小波包变换,再结合布谷鸟搜索(cuckoo search,CS)优化反向传播(back propagation,BP)神经网络的诊断方法。首先,通过改进的小波变换对螺杆泵有功功率分解重构得到特征向量;其次,与瞬时流量、进口回压等参数进行归一化处理,作为BP神经网络的输出层信息;再次,使用布谷鸟搜索寻优得到BP神经网络的权值和阈值,建立CS-BP故障诊断模型;最后,应用于螺杆泵不同故障类型的诊断,并通过与目前的主流诊断方法进行诊断效果的分析比较。结果表明,对于螺杆泵不同类型故障诊断的平均精度达到95.6%,对比分析证明了所提方法的可行性与优越性。

直井地面驱动螺杆泵采油杆管偏磨机理

将直井地面驱动螺杆泵采油杆柱简化为在油管内偏心旋转的杆柱。考虑了杆柱偏心旋转惯性离心力、轴向力对杆柱横向弯曲变形的影响。应用可移动双向弹簧元模拟杆管接触状态,并考虑了杆体、结箍以及扶正器与油管间隙不同对杆柱挠度约束的差别,建立了螺杆泵采油杆柱在油管内受力变形的有限元仿真模型。仿真结果表明:抽油杆柱在油管内偏心旋转会产生陀螺效应,杆柱在油管内变形形态呈下密上疏的螺旋状,这是直井地面驱动螺杆泵采油系统杆管偏磨的主要原因之一。杆柱与油管接触段长度主要取决于转速、下泵深度和偏心距等参数。当转速较高时,几乎所有接箍均与油管内壁接触,也会出现杆体与油管内壁接触的现象。

地面驱动螺杆泵抽油杆柱负载扭矩的计算

为完善负载扭矩的计算方法,根据地面驱动螺杆泵的抽油原理,应用环空螺旋流的理论,建立了杆管环空压降及抽油杆柱与井液间摩擦扭矩的数学模型,进而给出了螺杆泵工作时抽油杆柱负载扭矩的计算公式.现场应用结果表明:将环空螺旋流的理论应用于螺杆泵井杆管环空中流体流动规律的描述中,可使螺杆泵抽油杆柱负载扭矩计算值的平均相对误差不大于2.00%;有功扭矩在总扭矩中所占的比例最大;杆液摩擦扭矩受黏度、杆管直径比及泵转速的影响,聚驱油井的杆液摩擦扭矩通常比水驱井的大.

地面驱动螺杆泵采油系统故障诊断方法

结合阈值诊断和逻辑诊断 2个基本判断理论 ,提出了一种地面驱动螺杆泵采油系统故障诊断的新方法 ,通过分析油井的几种生产状态 ,选取了能够表征油井生产状态的状态变量 ,并制定了由状态变量推导工作状态的规则。该方法 。

变频器在地面驱动螺杆泵中的应用

针对地面驱动螺杆泵抽油杆断、脱频繁及单井提液调整参数难以控制等问题,开发了螺杆泵井的变频调速装置及自动控制系统。该系统可准确、实时地监控螺杆泵井的扭矩、转速等工况参数,并对螺杆泵井实施变频调速和自动控制。该技术的应用进一步提高了螺杆泵井的管理水平,有效地减缓了抽油杆的频繁断、脱问题,延长了螺杆泵井的检泵周期。

变频调速地面驱动螺杆泵稠油开采技术

针对地面驱动螺杆泵抽油杆断、脱频繁 ,单井提液调参难以控制等问题 ,开发了螺杆泵井的变频调速装置及自动控制系统。该技术准确、实时地监控螺杆泵井的扭矩、转速等工况参数 ,并对螺杆泵井实施变频调速、自动控制及科学合理的调参。该技术的应用进一步提高了螺杆泵井的管理水平 ,有效的减缓了抽油杆的频繁断、脱问题 ,延长了检泵周期。

地面驱动螺杆泵泵送油水乳化液时的摩阻研究

对地面驱动螺杆泵泵送油水乳化液时的摩阻特性进行了全面的研究。通过测量摩擦压降研究了油包水与水包油乳化液之间的相转变现象,分析了不同含水率下抽油杆转速对油包水乳化液及水包油乳化液流动摩擦压降的影响。实验和分析表明,当含水率为0.41～0.43时,水包油乳化液将向油包水乳化液转换;抽油杆的旋转效应在水包油乳化液时对摩擦压降的影响要大于油包水乳化液。通过实验数据处理,获得了不同流型下抽油杆旋转时环型管道内幂律型油水乳化液流动摩擦阻力的实验关系式。这些研究结果对地面驱动螺杆泵的设计及应用有一定参考价值。

地面驱动螺杆泵采油管柱弯曲机理研究

随着地面驱动螺杆泵的广泛应用,抽油杆的断脱与偏磨现象越来越严重,大多文献将其主要原因只归结为抽 油杆弯曲以及井眼曲率,却忽视了油管弯曲这一重要因素。从油管的变形分析入手,给出了活塞效应、鼓胀效应、 温度效应以及油管弯曲等原因造成的变形量,并在此基础上利用管柱稳定计算原理提出了弯曲个数、弯曲段长度 等关键参数的计算方法和计算公式,以期对防止偏磨提供一定的参考。

螺杆泵井地面驱动系统的有限元模态分析

针对螺杆泵井存在地面驱动系统振动问题,根据地面驱动系统的工作原理和结构特点,对螺杆泵井地面驱动系统结构进行了简化。利用有限元分析软件ANSYS7.0,选用四面体单元SOLID45,并采用映射网格与自由网格相结合的网格划分方法,建立了螺杆泵井地面驱动系统的三维有限元模型。采用子空间法,计算得到地面驱动系统的前8阶固有频率和主振型。将地面驱动系统的有限元模态分析结果与其工作频率进行对比分析,结果表明,某些工作频率与固有频率接近,从而引起系统较强烈的振动。通过振型图和动画显示,可直观地观察到螺杆泵地面驱动系统的动态特性和薄弱环节。研究成果为有针对性地改进地面驱动系统的结构提供了理论依据。

地面驱动螺杆泵抽油杆柱弯曲的力学模型

用地面驱动螺杆泵采油时 ,井筒的弯曲或者抽油杆材质的不均匀性会导致抽油杆在井筒中的弯曲 ,从而改变抽油杆的受力状况。为了最大限度地减少因抽油杆受力的不确定性而对生产造成的危害 ,采用微元分析和分段迭代的方法 ,对抽油杆弯曲后的受力状况进行了研究。结果表明 ,除了正常作用在抽油杆上的扭矩和轴向力以外 ,抽油杆弯曲后还会受到由于弯曲变形引起的剪切应力、弯曲应力以及井筒与其接触的摩擦阻力和摩擦扭矩等。光杆扭矩和轴向力的计算方法应根据各种附加力的产生而发生改变。根据研究结果 ,建立了地面驱动螺杆泵抽油杆柱弯曲的力学模型 ,其计算结果与现场测试资料对比表明 。

GBF型螺杆泵地面驱动装置的研制及应用

针对常规螺杆泵地面驱动装置防反转机构不够安全可靠、更换盘根不方便以及支撑部分空间小等问题 ,研制了GBF型螺杆泵地面驱动装置。这种地面驱动装置采用液压防反转制动机构 ,使抽油杆扭矩柔性释放 ;密封部分采用二次密封结构 ,可以更方便地更换盘根 ;支撑部分采用支杆结构 ,支撑强度更高 ,增大了维修操作的空间。室内试验及 2 0 0多台的现场应用结果表明 ,GBF型螺杆泵地面驱动装置使用安全可靠 ,减少了抽油杆断脱及盘根盒漏油等事故的发生 ,延长了整机的的使用寿命。

机械密封上置式螺杆泵地面驱动装置研制

针对原机械密封下置式螺杆泵驱动装置维修更换需用吊车 ,现场操作不便的问题 ,研制了机械密封上置式驱动装置。该装置的特点之一是将机械密封移到装置上部 ,便于现场维修 ;特点之二是增设了光杆卡持器 ,不用吊车即可现场更换驱动装置。 10 0余口井的现场应用表明 ,这种机械密封上置式驱动装置最长无故障运转时间已超过 1a。

地面驱动式单螺杆泵抽油杆的动力学特性

应用Timoshenko梁轴模型分析了单螺杆泵抽油杆的动力学特性 ,根据Timoshenko梁轴模型的运动方程得出了单螺杆泵抽油杆柱运动方程的解。该分析方法可求出抽油杆作涡动时的变形 ,有效地了解抽油杆的动力特性。这种方法用于从理论上分析地面驱动式单螺杆泵抽油杆动力特性 ,还须进行实际验证。

地面驱动螺杆泵空心抽油杆系统的优化设计

在对实测井眼曲线进行三次样条拟合和对地面驱动螺杆泵杆柱在定向井中受力与变形进行分析的基础上 ,建立了空心抽油杆系统的优化设计模型。模型以杆柱可靠性最佳和扶正器数目最少为优化目标 ,采用分层优化的求解方法 ,第一层次以扶正器数目最少为目标 ;第二层次以杆柱疲劳寿命最长和静强度安全系数最大为目标 ,由井深最大的设计井段向上逐段求解。根据优化设计方法编制了通用设计程序 ,并对某定向井做了优化设计实例计算 ,给出了该井空心抽油杆杆径、杆长。

地面驱动螺杆泵变频调速技术研究与应用

在采油过程中,螺杆泵的各种故障都会引起光杆转矩、转速、轴向力的变化,在驱动头上实时检测这些数值的变化规律,对采油系统工况诊断、抽油杆柱强度校核、杆柱受力分析、油井参数、采油工艺等具有重要作用。阐述了地面驱动螺杆泵变频自动调速闭环控制系统的构成和工作原理,研制了非接触式转矩转速轴向力传感器,并在泽70断块56口井进行了现场试验,结果表明,达到了增产节能,提高系统效率等目的。

地面驱动螺杆泵采油系统启动过程动力学研究

综合考虑地面驱动与传动系统的机械特性、杆柱扭转振动、杆柱所受的液体阻尼与负载扭矩,建立了地面驱动螺杆泵采油系统动力学分析的数学模型,该数学模型由描述转盘旋转的动力学常微分方程与描述杆柱扭转振动的波动方程组成,既可以分析螺杆泵采油系统启动过程的动力学特性,也可以分析其停车过程的动力学特性。建立了一种独立模块仿真算法,求解转盘旋转动力学常微分方程组与杆柱扭转振动波动方程所组成的耦合数学模型。开发了地面驱动螺杆泵采油系统动态参数的计算机仿真软件。仿真计算结果表明,对于机械特性较硬的Y系列电动机所驱动的螺杆泵采油系统,电动机在较短时间内就能达到其稳定工作转速,驱动头处有较大的动载扭矩,动载系数随工作转速的增加而增加。当工作转速增加至300r/min时,动载系数达1.3,在对采油杆柱进行强度计算时,有必要考虑动载系数的影响。

电磁制动偏置式螺杆泵地面驱动装置研究

针对常规螺杆泵地面驱动装置皮带传动丢转、防反转机构不够安全,以及直驱螺杆泵地面驱动装置转矩不足等问题,对偏置式螺杆泵地面驱动装置进行了研究。该地面驱动装置匹配小功率电机,采用电磁制动防反转机构,使抽油杆反转转矩智能点动释放。分析了螺杆泵在停机时发生反转现象的原因,并利用SolidWorks软件对电磁制动装置的关键部件进行分析计算。结果表明:偏置式螺杆泵地面驱动装置使用安全可靠,能减少由反转造成的抽油杆断脱等事故的发生,提高了工作效率,延长了整机的使用寿命。

基于Gim轮胎的四轮驱动汽车牵引力控制地面驱动力修正方法

针对四轮驱动汽车牵引力控制系统的研究,直接将Gim轮胎模型得出的轮胎纵向力作为地面对轮胎的驱动力存在偏差。提出了地面驱动力的修正方法,并在高、低附着系数路面模拟地面驱动力偏差对车速的影响。仿真结果表明,高附着系数路面上地面驱动力偏差几乎为0;低附着系数路面上地面驱动力偏差对整车车速的影响显著;低附着系数路面存在着较大地面驱动力偏差,显著影响到四轮驱动汽车牵引力控制系统的控制精度,所提出的地面驱动力修正方法提高了牵引力控制系统的准确性。

地面驱动单螺杆泵抽油杆柱受力分析

根据单螺杆泵系统的工作原理,对螺杆泵抽油系统中抽油杆柱进行了受力分析,并选择了一口井的实际参数为例进行了计算。根据实际计算结果,指出螺杆泵抽油杆柱系统的强度校核必须考虑剪切强度,但可以采用简化措施进行计算。