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。     

螺杆泵油系统工况参数测试仪的研制

介绍了螺杆泵采油系统工况实时监测与故障诊断系统及其核心仪器：扭矩、轴向力、转速一体化传感器工作原理、主要参数指标。这种传感器利用了受扭轴扭转应变与扭矩、轴向应变与轴向力的对应关系，采用了信号非接触传输原理。数据采集仪使用了信号高速传输和屏蔽技术。这 种传感器的使用寿命长、精度高、性能稳定、传输数据快、抗干扰能力强、测量范围宽、安装简便、成本适中。文中给出了3口油井的对应扭矩与转速实测曲线。为螺杆泵采油系统的工况实时监测与故障诊断提供了技术手段。     

地面驱动螺杆泵井测试仪的研制与应用

螺杆泵采油设备在油田的应用逐渐增多,但是其稳定性、可靠性和配套工艺技术的完善程度与其他常规机械采油方式相比还存在一定差距,需要寻找一种方便可行的判断泵况的方法。开发研制了螺杆泵综合测试仪,它以MCS51系列单片机为核心,通过单片机的串行通讯口控制接收和采集信号,利用有线与无线相结合的传输方式测试光杆扭矩、轴向力、转速、三相电流、三相电压和井口油压等参数,可同步或单独测量,具有精度高、灵敏度高、抗干扰性强等特点。通过300余井次现场试验,测试成功率95%以上,测试数据准确、可靠,为螺杆泵井工况诊断、优化设计提供了可靠依据。     

基于总线技术的螺杆泵在线测试系统设计

为避免因螺杆泵抽油系统出现故障而造成不必要的经济损失,设计了基于总线技术的螺杆泵在线测试系统。该系统可模拟螺杆泵的实际工况,在线测试螺杆泵工作过程中的电流、电压、进出口压力、流量、转矩、转速、轴向力等参数,计算出螺杆泵的容积效率和综合泵效,并绘制出特性曲线。现场应用表明,系统测试数据和性能曲线可为新泵在高泵效区生产和旧泵的科学高效使用提供依据。     

螺杆泵采油抽油杆柱动力学研究

螺杆泵采油抽油杆柱断脱事故严重制约了螺杆泵采油技术的应用.以螺杆泵采油抽油杆柱微元段受力分析为基础,根据力学平衡原理建立抽油杆柱动力学波动方程.采用有效差分法对波动方程进行数值离散,并给出了波动方程求解的定解条件,得到了描述抽油杆柱动力学波动方程的数值解.实例计算表明,抽油杆柱受到的扭矩和轴向力均随深井的增加而减小,扭矩和轴向力的最大值均发生在井口.     

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。     

螺杆泵采油系统自动测控仪

螺杆泵是近几年在我国石油生产出现的一种新型采油机械。由于在石油生产过程中,地下情况复杂并难以检测,因此有时会发生传动杆扭断的恶性生产事故,研制开发的以８０Ｃ５５２为核心的螺杆泵采油系统自动测控仪,采用非接触式传感器和霍尔元件以及设计的仪器软件,可对螺杆泵工作时的电流,传动杆的扭矩,电机转速,泵杆转速及井口产液量进行实时测量,并实时监测螺杆泵的工作状态,对可能发生的危险情况及时发出报警信号或自动关断     

轴向力平衡式螺杆泵井下油水分离系统设计

鉴于目前井下油水分离技术尚存不足,将井下油水分离技术与地面驱动螺杆泵采油技术相结合,设计出一套轴向力平衡式螺杆泵井下油水分离系统。介绍了系统的总体结构及工作原理,提出了轴向力平衡式螺杆泵的设计方法,给出了螺杆泵基本参数及油水分离装置结构参数的确定方法。以某油区的生产数据为例,对系统主要装置结构参数和工作参数进行了分析与计算。试制的油水分离装置室内试验结果表明,样机能够满足井下油水分离性能要求。     

提高螺杆泵系统效率研究

针对螺杆泵选型不合理及参数不匹配等问题致使油井生产能力得不到充分发挥的问题,通过搭建螺杆泵性能测试试验台,建立不同型号螺杆泵转速与效率、扬程与效率关系的数据库,通过泵型的合理选用并使得螺杆泵工作处于高效率,实现了机械采油的节能降耗。     

全金属螺杆泵工作特性实验研究

为研究全金属螺杆泵用于人工举升采油的可行性和最佳工作范围,以分段加工全金属螺杆泵为研究对象,通过不同转速、不同压头、不同黏度下,全金属螺杆泵特性室内实验来研究全金属螺杆泵工作特性,为全金属螺杆泵采油系统优化设计提供了最佳转速和合理工况参数。     

螺杆泵采油系统自动控制器

美国开发的Ｂａｃｈ螺杆泵采油系统自动控制器,可以监测油井的抽油状况,还能根据预先编排好的工作程序,使油井抽油的工况参数与螺杆泵的工作转速总是保持最佳匹配。用常规螺杆泵采油系统采油时,操作者只能根据油井的历史资料及液面高度手动调节螺杆泵的工作转速,往往由于?..     

大庆油田螺杆泵采油实践及认识

介绍了近几年大庆油田应用螺杆系采油技术及配套工艺技术、螺杆泵的开发与检测等方面所取得的科研成果和成功经验。根据实践，认为螺杆泵的设计与制造、定子橡胶的选择、螺杆泵的检测和螺杆泵井最优工况的实现是螺杆泵采油的技术关键，而螺杆泵的标准化和系列化、定子橡胶的综合性能分析及评价、采油螺杆系的优化设计、螺杆泵采油系统的能耗特性分析等是螺杆泵采油尚须解决的问题。最后提出了关于螺杆泵采油技术的6点新认识。     

螺杆泵井沉没度与转速的研究与应用

从采油生产实际出发,通过对螺杆泵井合理转速和沉没度范围进行理论研究,并在实际中监测确定螺杆泵单井阶段性供液能力的前提下,文章推导了螺杆泵井的沉没度与转速关系,创立了具有指导意义的关系公式,以指导实际生产过程中合理的转速调整。在采油生产中有一定的借鉴作用。     

螺杆泵转速对节能降耗的影响分析

螺杆泵是目前油田生产中广泛应用的一种采油设备,其泵效的高低关系到系统效率、节能降耗、工作寿命等.针对提高井下螺杆泵泵效,分析了螺杆泵转速对油井的泵效影响,通过公式及曲线的分析和现场实验发现,适当降低转速,合理增大螺杆泵排量,可以提高螺杆泵的泵效,在一定程度上还可减少螺杆泵的磨损,延长使用寿命.     

潜油直驱螺杆泵采油系统生产参数优化

运用节点分析和最优化方法,结合油井供液能力、螺杆泵工作特性和采油系统的协调条件,研究潜油直驱螺杆泵采油系统合理的生产参数。以系统效率为最优目标,建立潜油直驱螺杆泵效率优化设计模型,通过Matlab软件编制潜油直驱螺杆泵采油系统生产参数优化程序,从而快速、准确地确定合理下泵深度和螺杆泵最佳转速。优化结果与现场数据相符,表明所编制的优化程序是可行的。     

单螺杆泵试验台及测控系统设计

应用机电控制技术设计了单螺杆泵试验台及测控系统。通过模拟螺杆泵的实际工况,实时采集螺杆泵工作压力、流量、转矩、转速等工作参数,并通过计算机对螺杆泵工况进行控制,计算出螺杆泵工作时的综合水力特性,为现场科学、合理地使用螺杆泵提供了依据。     

螺杆泵采油杆柱扭转振动固有频率的计算方法

考虑地面驱动与传动系统转动惯量对铅垂直井螺杆泵采油杆柱扭转振动的影响,建立了顶端具有等能转动惯量Je的自由转动圆盘、下端自由的多级组合杆柱扭转振动的力学模型,给出了单级、二级与三级组合杆柱自由扭转振动固有频率的计算公式。分析结果表明,等效圆盘的转动惯量与采油杆柱转动惯量的比值Je/J0对杆柱扭转振动的固有频率有一定影响,当Je/J0=5和Je/J0=25时,基频相差7.38%。当Je/J0≥5时,固有频率随Je/J0的增加而增加,并趋近于将螺杆泵采油杆柱顶端简化成固定端时的固有频率。当Je/J0≥10时,将螺杆泵采油杆柱顶端简化成固定端所产生的基频计算误差为5%左右。对于目前实际应用的螺杆泵采油系统,采油杆柱第1阶与第2阶扭转振动的固有频率一般处于螺杆泵常用的工作转速范围内,因此应合理选择螺杆泵的工作转速或合理设计下泵深度与杆柱组合,以避免系统在基频或二次谐波共振区工作。     

螺杆泵井生产诊断技术的研究与应用

对当前螺杆泵井的工况分析和故障诊断方法进行了较深入的分析,在此基础上采集并分析油井的扭矩、轴向力、转速、电能参数、产量、动液面等数据,建立起螺杆泵系统诊断模型。利用该模型编制的软件对华北油田135口螺杆泵井进行了系统诊断,取得了良好的效果。现场应用结果表明,该系统诊断模型能够较准确判断实际工况,具有良好的推广应用前景。     

基于电参数的螺杆泵杆管偏磨预判研究

针对螺杆泵采油中存在的杆管偏磨问题,建立了基于电参数的抽油杆偏磨分析模型。通过模型分析发现:抽油杆扭矩和轴向力的变化都能反映工况的变化;抽油杆扭矩与沉没度正相关,与油管半径负相关;当扭矩和轴向力发生变化时,抽油杆的偏磨程度就会发生变化,该变化会在电流和有功功率参数中反映出来。结合现场故障井数据分析得出:有功功率对工况变化的敏感性强,尤其对中小驱动装置或电机轻载情况,比电流具有更强的反映工况变化的能力;当抽油杆磨断时,电流会有一定程度降低,而有功功率则产生明显突变;含蜡量、转速和沉没度偏高所引起的杆管偏磨监测曲线的变化趋势与基于电参数的抽油杆偏磨模型的分析结果一致。根据研究结果,提出用自动调速功能控制沉没度波动;通过控制系统自动调整螺杆泵转速的方法改变液面深度,使杆管磨损程度大幅度降低;应用自动连续监测方法确定螺杆泵井的合理热洗周期,从而预防含蜡量偏高所引起的杆管偏磨。      

地面驱动螺杆泵井工况分析

螺杆泵井运行过程中经常出现杆柱断脱、蜡卡、烧泵等现象.除了螺杆泵产品自身存在不完善之处以外,管理方面的问题也不容忽视.螺杆泵采油各类故障的特性反应和诊断方法与其他采油方式不同,需要采用电流法、扭矩法、特性曲线法等进行综合分析判断.在油井动液面变化、转速高低、加药及洗井周期等方面,分析各种工况的主要影响因素,结合生产实际情况制定合理调整措施,避免在油井运行过程中频繁出现电流增大或发生变频自动保护停机现象.改善杆、管、泵系统工作条件,提高螺杆泵运行时率.收集了螺杆泵现场出现的一些工况种类,利用简单易行方法进行诊断分析,为螺杆泵推广应用提供技术帮助.