螺杆驱动滑套式低频脉冲注水工具设计

连续分层注水是目前提高油藏采收率的重要技术之一,但存在注水能量利用率低、注水波及体积差等问题。提出了一种脉冲注水工艺方法,并设计了配套的螺杆驱动滑套式低频脉冲分层注水工具,该工具采用螺杆驱动,利用滑套轴向的往复运动实现脉冲压力调制,脉冲流体通过滑套和工具壳体上的内外射孔注入储层,对地层产生持续的高幅低频脉动干扰,提高注水效率;同时,运用牛顿运动定律描述滑套运动状态,并用abaqus进行了有限元分析,验证了工具结构的合理性。有限元模拟结果表明:滑套能够适应井下25 MPa注水的工况条件,具备井下工作能力,20~25 MPa动载荷下,滑套的最大Mises应力及最大位移均大于20 MPa工况下,且低于25 MPa,在载荷F=39 MPa时,滑套发生塑性形变。研究结果表明:新型螺杆驱动滑套式低频脉冲分层注水工具解决了脉冲波沿管柱传递过程中对管柱强度要求高、衰减快的问题,有助于在复杂的井身结构下保持较适合的层间压差,可以为分层注水工具的设计提供技术指导。

螺杆驱动旋冲钻井工具的设计及试验应用

本文对螺杆驱动旋冲钻井工具的设计进行了描述,并对其试验应用进行了研究。

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。

螺杆泵驱动装置磨损状态监测系统

螺杆泵驱动装置受力复杂,振源众多,轴承和齿轮的磨损类故障较为频繁,而常规的单项指标测试只能进行定性分析,诊断精确度不高。为此,开发了磨损状态监测系统。该系统由传感器、诊断仪主机和便携式计算机组成。通过建立设备信息库、故障模式库实现了故障特征自动提取;通过建立磨损状态分级模型,实现了部件的故障诊断及整机磨损状态的评判。实际应用中,诊断出了电机轴承磨损和驱动装置大、小齿轮磨损的故障,表明系统具有较高的应用价值。

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 。

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。

基于实测传递函数的螺杆泵驱动头模态参数识别

采用单输入多输出 (SIMO)方法对螺杆泵驱动头进行实际测试 ,经过相干函数检验后 ,得到了真实的传递函数 ,采用基于传递函数的分量分析法求出了螺杆泵驱动头的模态参数 .该方法获得的参数和结论与实际情况相吻合 。

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。

BP网络在液压驱动螺杆泵故障诊断中的应用

由于故障振动指标具有非线性可分的相似性、故障与征兆的关系不确定性等特点,难以有效地进行故障诊断,因此提出了基于BP神经网络的井下液压驱动螺杆泵机组故障诊断网络的设计方法。详细介绍了网络的信号采集、处理和网络训练、诊断的处理。经初步验证,这种故障诊断网络以较强分析功能和直观表现性,为准确、及时地确定液压驱动螺杆泵故障的发生和工况趋势预测,提供了有力的技术支持。该方法还可用于采油机械装置的工况预测和故障诊断。

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。

液力驱动式单螺杆泵设计计算

在介绍了液力驱动式单螺杆泵的结构与工作原理后,给出了泵的两个主要部件单螺杆泵与单螺杆马达的螺杆-衬套副的端面直径、衬套导程和偏心距的计算方法,以及单螺杆泵与马达协调工作时,两者之间的扭矩和功率的大小应满足的关系。给出的计算公式是根据单螺杆式水力机械的基本理论和工作特点,并考虑现场实际提出的,因此对这种类型的单螺杆泵的设计具有普遍意义,对于不同总体结构布置形式的液力驱动式单螺杆泵,设计时有些公式应重新推导。

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。

YLB型液力驱动螺杆泵结构设计与试验研究

介绍了YLB型液力驱动螺杆泵结构和工作原理,重点研究了液力驱动泵模拟试验,包括试验台结构、试验方法、试验原理、试验分析等。结合现场的实际井况,完成了对系统效率的分析和拉力轴承工作寿命的检测,为液力泵的高效运行和合理设计提供了依据。

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。

基于电参数的地面驱动螺杆泵井动液面计算模型

针对目前地面驱动螺杆泵井动液面测量耗时费力、实时性差、周期长、成本高,无法实现实时、经济、高效、智能化测量的问题,通过对电参数与油井光杆扭矩的关系分析,并对井下扭矩组成分析,研究井下举升流体所需的扭矩和沉没度、泵压差之间的关系,建立了基于电参数的地面驱动螺杆泵井动液面计算模型,并利用C语言研发了动液面计算软件。以河南油田现场的10口地面驱动螺杆泵井为实例进行模型应用检验,计算得出的动液面与实测动液面的平均相对误差为9.23%,表明该模型计算精度较高,能够为现场生产提供理论依据与技术支持。结合在线实时采集的电参数,可实现地面驱动螺杆泵井动液面的实时监测,有利于油田的信息化与智能化建设,降低了生产管理成本,提高了生产效率与效益。

地面驱动螺杆泵防反转装置的优缺点分析研究

地面驱动螺杆泵采油装置停抽或卡泵后,由于工作时杆柱内聚集大量的旋转扭转能量、油管内与外输管线油液压差作用下会使杆柱高速反转,造成杆柱脱扣等现象。所以必须用防反转装置使抽油杆停止反转。目前现场常用的防反转装置有:棘轮、棘爪式防反转装置,楔块式防反转装置,摩擦式防反转装置,液压式防反转装置,电磁能耗式防反转装置等。目前现场用的最多的是棘轮、棘爪式防反转装置,其它几种用量相对较少。下面针对其优缺点进行简要的分析与总结。

地面驱动单螺杆泵组合杆柱设计的微元段法

根据地面驱动单螺杆泵工作特点 ,考虑井筒不同深度处流体粘度随温度变化以及井斜角变化对杆柱受力计算的影响 ,提出了螺杆泵采油井组合杆柱设计的微元段法 ,这种方法适合于任意下泵深度。应用第四强度理论计算复合应力和应力利用率 ,根据等强度设计准则 ,可以进行任意级组合杆柱设计。实例计算结果表明 ,理论计算值与实测值误差小于 5 % ,说明该微元段法是可行的。