基于机理仿真的抽油机有杆泵举升系统生产参数优化设计

基于传统经验法和预测模型法的抽油机有杆泵举升系统设计方法在实际应用中要么过于简单要么过于复杂,设计方案的可靠性还有待提升。因此,应用大数据驱动技术从海量抽油机井举升系统设计方案中探索规律,推荐以提高产量和节能降耗为目标的抽汲参数优化设计最优方案,将提升抽油机井举升系统设计方法的科学性和可操作性。文章分析了抽油机井产量主控因素,将软件仿真和现场获取的抽油机井举升系统设计样本进行聚类分析融合得到新的样本库,建立了抽油机井举升系统设计方案的深度学习模型,研究了基于匹配算法的方案相似度模型,开发了抽油机井有杆泵举升系统生产参数设计推荐系统。根据实例计算验证,该系统能够根据待设计井的地质特征和开发特征,从海量样本中匹配到与地质油藏条件相似度高且运行效果良好的举升设计方案,推荐方案的举升参数及举升效果与原有方案相比有较大的提升,证明了计算模型的实际可行性,为抽油机举升系统优化设计提供了新思路及方法。

某煤岩气井聚乙烯内衬复合油管螺纹脱扣原因分析

某煤岩气开发区块为了避免“定向井”对有杆举升系统造成偏磨及结垢影响,采用高密度聚乙烯(HDPE)管材内衬于油管内部组成复合油管柱。该区块某井“二次”油管入井作业,第40支油管入井时,油管柱坠落井底。随即采用打捞作业、宏观测量、螺纹检查、材质分析、力学性能测试、显微组织分析、水质测试、腐蚀产物XRD分析等方法,综合同批次该油管质量抽检结果及制造工艺,对失效螺纹端进行分析。结果表明:制造时接箍与管体上扣扭矩不足,导致螺纹间产生缝隙腐蚀,在腐蚀性介质作用下螺纹连接处腐蚀严重,失去连接作用,致使承载力不足,油管柱落入井底。建议内衬复合油管制造及入井作业时,参考GB/T 17745—2011标准对工厂端及现场端上扣扭矩进行控制,同时使用专用螺纹脂保证工厂端和现场端的螺纹连接效果。

游梁式抽油机与直线电机抽油机

游梁式抽油机利用电能转换为旋转运动 ,减速后再经四连杆机构转换为直线往复运动 ,其传动系统能量损失高达 2 8% ,加上旋转特性造成启动扭矩大 ,系统效率一般不超过 30 %。直线电机抽油机将电能直接转换为直线往复运动 ,简化了机械传动过程 ,有效地提高了效率 ,经测试节能可达 5 4 % ,而且加大冲程时整机外形尺寸和重量都增加得很少 ,特别是抽汲参数可无级调整 ,为实现自动控制及满足采油工艺要求提供了条件 。

抽油泵合理沉没压力的确定方法

基于泵沉没压力的重要性和合理沉没压力研究存在的误区 ,讨论了泵沉没压力与上冲程时泵内压力的关系和流体通过泵吸入阀口所产生的节流阻力计算式 ,建立了以井下举升效率为目标确定油井工作制度和泵合理沉没压力的方法。计算结果表明 ,对具体油井 ,泵的合理沉没压力与油藏条件、油井产量、抽汲参数以及流体物性等有关 ,是各种因素影响的综合指标 ,且各因素之间也存在相关性。所以 ,泵沉没压力的选择取决于油井生产的协调 ,必须针对具体油井和油藏情况 ,以井下举升效率或经济效益为目标 ,进行动态模拟计算与分析 ,合理配置抽油设备和优化油井工作参数 。

有杆泵—喷射泵复合举升系统动力液优化设计研究

轮古油田井深油稠,地层供液能力较差,单一的举升工艺很难适应油田生产的需要,因此应用了以稀油为动力液的有杆泵—喷射泵复合举升系统。为了解决目前稀油用量较大的问题,提出了产出液和混合液作为复合举升系统动力液方案,分别建立了其黏度、密度和稀油比例的模型,并分别对稀油、产出液、混合液以及活性水作为复合系统动力液展开可行性分析,通过对比计算得出掺稀比例为0.5时的混合液为最佳动力液方案。对该混合液作为复合举升系统动力液开展了实例计算和现场应用,结果表明该动力液系统可以维持较高的泵效,同时使得单位体积稀油携带能力得到很大的提高,从而极大地节约了稀油资源。

水平井有杆泵深抽工艺的设计与评价

有杆泵是当前工艺最成熟、应用最广泛的举升方式之一,在水平井中的应用规模也相当大。针对大庆外围深层低渗透油田水平井的特殊条件,介绍了包括差动式举升、新型大斜度抽油泵举升在内的几种新的有杆泵深抽工艺设计方案,并对新型大斜度泵设计和抽油杆扶正等关键技术进行了较详细说明。室内试验和现场应用表明,差动式举升和新型大斜度泵举升工艺具有泵效高、安全性强等特点,能够满足大庆外围油田水平井深抽的要求,并取得了很好的应用效果。

喷射泵有杆泵接替举升工艺探讨

举升原理是通过套管式反循环喷射泵（动力液从油套管环空进入，由油管返出）将油层产出液举升到一定高度，再由有杆泵系统接替举升至地面。介绍了接替举升系统的工艺设计方法、喷射泵参数匹配设计方法和两泵之间的关联设计方法。举升工艺在胜利桩西油田的桩５２－１０井进行了现场试验，设计有杆泵下深１６５０ｍ，喷射泵下深２２５０ｍ，接替高度６００ｍ。结果显示，在试验前后有杆泵系统相似的情况下，接替举升使抽油机最大负荷与最小负荷的差值变小，且最大负荷有较大下降，油井日产液、日产油增加。表明接替举升有效地改善了抽汲系统的工况，具有明显的增产效果。

高油气比抽油井助流举升技术

鉴于文留油田油井油气比高的优势 ,提出了通过先疏后导解决高油气比油井泵效低的方法 ,称为助流举升技术。分析了助流举升技术提高泵效的机理 ,提出了助流举升管柱的设计步骤。典型井实例证实了该技术能够提高高油比抽油井泵效 ,增加产量。

无油管有杆泵井举升工艺设计技术

介绍了无油管采油系统的结构原理,运用节点系统分析方法,建立了一套适合无油管采油抽油机井举升工艺参数优化设计方法,现场应用表明设计方法正确、计算结果可靠,能够满足无油管采油抽油机井举升工艺参数设计要求,指导该采油方式的更好应用.

不同供液状况的有杆抽油泵举升过程参数模拟计算方法

有杆抽油泵举升过程中,根据供液能力的差别,分别确定了泵吸入口压力和活塞受力的计算方法;在静态模型建立的基础上,以抽油杆受力波动方程为指导,对井筒举升过程抽油杆运动阻尼系数计算方法进行了修正,建立了有杆抽油泵举升动态模型。以地面实测示功图为约束,计算不同供液工况下井筒纵向空间的压力、抽油杆柱受力等数值分布,对泵吸入口压力、动液面、地层流压等参数进行模拟计算,建立了不同供液状况下有杆抽油泵举升过程参数连续模拟计算方法。研究结果表明,该方法能够满足供液不足工况下油井动液面计算的精度要求,为井筒举升分析、工作制度优化调整提供了理论依据。

有杆泵-喷射泵组合应用技术研究

随着油井深度及稠油动用储量的增加,常规举升工艺已很难满足生产的需要。针对性地提出了有杆泵-喷射泵组合举升工艺和脉冲式射流泵的工作理论,以节点分析方法对其进行分析,根据压力和流量的协调关系,利用分层多目标最优原理进行优化设计,给出了设计步骤。能够较好地满足深井、超深井及浅层稠油热力开采,提高了有杆泵的泵效,改善了抽汲工况。

有杆抽油泵沉没度的优化设计方法

机抽井泵的沉没度是影响泵效和系统效率的重要因素。通过分析有杆泵抽油系统的能耗,以机采系统效率最高为目标,确立了机采系统优化设计的目标函数和约束条件,同时分析泵效对机采系统效率的影响以及影响泵效的因素,给出了沉没度和其他抽汲参数的优化设计方法。应用结果表明,以优化设计方法来确定泵的沉没度,可明显降低能耗,提高系统效率和经济效益,为油田生产提供设计依据。

组合举升套管式射流泵研制

根据单井双泵组合举升比单一有杆泵举升能更有效地开采高压、高粘、低渗透、低液面油井的新构想，开发了“有杆泵＋射流泵”单井双泵组合举升工艺，介绍了与之配套的套管固定式井下射流泵的研制和试验情况，引入了射流元件的参数匹配相关式，并给出了匹配步骤。试验结果表明，新开发的单井双泵组合举升工艺及与其配套的套管式射流泵切实可行。与单一有杆泵举升相比，在相同条件下，“有杆泵＋射流泵”单井双泵组合举升可显著降低有杆泵下入深度，减轻抽油机载荷，改善油井抽汲条件和产出波的运移性，增油效果显著。

抽油机井适应性与节能设备匹配优选研究

举升工艺技术选择不当会降低工艺本身对特定油井工作条件的适应性,从而导致设计使用寿命缩短和设计生产能力减弱,不仅会严重影响产量,还会增加生产费用。在综合考虑举升工艺自身技术特性和油藏自然特性的基础上,建立了包括系统基本状况、下泵深度、排量、井下特征、油藏特性和生产操作等6个一级指标和15个二级指标在内的举升工艺技术综合优选评价指标体系;基于使用AHP(层次分析法)对评价主指标权重的量化,利用加权评分法对比了抽油机与螺杆泵、电泵其他两种常规人工举升方法。结果表明,抽油机、螺杆泵和电泵的最终适应性加权平均结果分别是3.29、2.88和2.08,对于自然特性不同的油藏,抽油机的适应性最强。抽油机井节能设备优化匹配结果表明,对于常规水驱油藏,日产液量较小时应考虑选用Y系列电机+变频配电箱组合,随日产液量增加,选用高转差电机+普通配电箱较为经济合理。对于化学驱油藏,高转差电机的节能优势明显要优于Y系列电机,且当日产液小于60t/d时,应选用普通配电箱,而当产液大于60t/d应选用变频配电箱。

三元复合驱有杆泵举升参数优化研究

三元复合驱技术可以改善高含水油田的驱替效果,提高油层的采出程度。在三元复合驱的不同驱替阶段,采出液流变性能不同,会影响有杆泵的泵效。基于改进的有杆泵系统效率计算模型,通过迭代算法优化了不同驱替阶段的下泵深度、冲程、冲次和泵径,研究了扶正器个数、冲程、冲次和驱替阶段对系统效率的影响规律。计算结果表明,冲程、冲次对系统效率影响较大,系统效率随冲程和冲次的增加先增加后平缓,主段塞驱替阶段的系统效率最低。扶正器会降低系统效率但是不明显。

中国抽油机、抽油杆、抽油泵技术现状及发展方向

通过对中国三抽技术及制造产业的主要成就及技术现状分析,找出提高了中国发展三抽产业的对策。

蒸汽辅助重力泄油有杆泵举升系统优化设计

在传统举升系统设计的基础上,设计了适合于蒸汽辅助重力泄油开采方式的有杆泵举升系统。选取系统效率为举升系统优化的目标函数,并确定了约束条件及目标函数的求解方法。确定了下泵深度的设计依据和抽汲参数的选取原则,以及抽油泵和抽油机的选型范围。根据有杆泵举升系统设计理论编制了蒸汽辅助重力泄油有杆泵举升系统优化设计软件,并进行了实例设计。设计结果表明,设计的举升系统举升能力大幅提高,日产液量可提高24 t,经济效益显著。

抽油机井系统效率提效节点分析

抽油机井机械举升是目前常规采油的主要方法,但投入产出比一直是采油工程中突出的矛盾。文章针对常规井组机械举升系统的高能耗、低效率等问题,借鉴经验理论及公式,对系统中各个节点的能耗进行分析,尤其对高能耗节点展开重点研究,查明原因及寻求有效解决办法,为现场实施节能降耗措施提供指导。

防堵塞防倒流的套管射流泵研制与应用

针对低渗透高含油饱和度地层供液能力不足给有杆泵采油带来的冲程损失大、泵效低等问题 ,研制了防堵塞防倒流的套管射流泵。提出了与之配套的有杆泵 +射流泵组合举升工艺 :在有杆泵末端增加射流泵 ,通过封隔器将高、低渗透层段分开 ;利用高渗透层产生的液量作为射流泵的动力液 ,在低渗透层段产生压降 ,从而提高低渗透层的产液能力。介绍了防堵塞防倒流套管射流泵的结构、工作原理、参数优选及现场应用情况。 2 0 0 3年在河南油田现场应用 4口井 ,工艺成功率 10 0 % ,有效率 10 0 % ,累计增产原油 390 0t。

抽油机井有效功率计算新方法的研究

在假设抽油泵内的流体为气液两相均相流动 ,并假设气体分别按等温和多变过程压缩和膨胀的基础上 ,根据抽油泵的理论循环指示图 ,建立了抽油机井气液两相流有效功率与有效举升高度的计算公式。同时根据多相流能量平衡方程 ,进一步证明了所建立公式的正确性。分析结果表明 ,当泵内为气液两相流时 ,抽油机井的有效功率由泵对液体做功所消耗的功率和泵对气体作功所消耗的功率两部分组成 ,对气体作功所消耗的功率不仅取决于抽油泵的吸入压力、排出压力与气体产量 。