煤层气井有杆泵排采设备悬点载荷变化规律

煤层气井悬点载荷是标志排采设备工作能力的重要参数。基于有杆泵设备运动特性分析,建立计算悬点各载荷的数学模型和动力示功图,并通过现场实例验证,给出悬点载荷的变化规律和杆管变形情况。结果表明,煤层气井悬点载荷的计算需要考虑振动载荷和摩擦力的影响;抽排初期的强排水使悬点载荷变化幅值加大,稳定生产后,其变化较小;煤层气井动载荷和摩擦载荷所占的比例较大,分别达到15%和5%,这就加大悬点载荷的变化幅度与不平衡性,开采中,静载荷所占比例逐渐增大,而动载荷所占比例迅速减小,稳定生产时仅为2.5%,此时摩擦力的比例稳定在3.7%左右;另外,排采设备的杆管总变形量较小,仅占冲程的10%左右,其中静变形量占较大比例,而惯性载荷引起动变形量较小,后期可忽略。该算法首次较为准确地计算出煤层气井有杆泵悬点载荷并用动力示功图直观表达,为排采设备的设计和选型提供了合理依据。     

基于PLC的液压无杆排采系统研究

针对目前煤层气无杆排采过程中工作人员劳动强度大、设备工作效率低、控制精度差等问题,设计了新型液压驱动无杆泵,并基于PLC设计了控制系统。所设计的控制系统可通过压力计,对井下流压进行实时测量,并将测量值反馈到PLC中,与设定值进行比较运算;基于比较运算结果,通过变频器完成了电机转速实时调控,进而实现了井底流压的动态调整;无杆泵由三通道油管内置动力液管加压后提供驱动力,在驱动力作用下往复运动,实现了阀体间自动上下切换,有效降低了工作人员劳动强度。试验结果表明:该系统可根据设定值对井底流压进行快速、精准调整,且超调量较小。     

基于MSP430F5438A的煤粉在线监测仪的设计

目前,煤层气排采工艺中,普遍存在煤粉监测手段缺乏、煤粉产出规律认识不足等现象。煤粉产出控制不当,往往带来频繁卡泵,造成排采中断。排采中断引起的井底压力大幅度波动会打破气、水、煤粉流态的连续性进而影响产气潜力。提出一种基于MSP430F5438A的煤粉在线监测仪,可以远程在线监测煤层气井煤粉浓度,为煤层气井煤粉产出规律的研究提供了一种有效的途径。     

基于智能控制的煤层气排采系统研究

目前煤层气排采控制正向着更加智能化的方向发展。针对现有煤层气排采系统存在的控制精度不足、生产成本高等问题,设计了一种智能控制的煤层气排采系统。通过计算井底流压的测量值与设定值差值,控制排采设备的工作频率,进而实现排采系统的调节。利用无线传输方式将信号发送至排采单元,可以实现排采工作的全程监控。以胡底工区项目为系统试验对象,验证了井底流压调节精度能够满足要求,该系统有效且运行稳定。     

煤层气井积液面监测研究现状与趋势分析

精确井筒积液面数据是煤层气井合理化排采的关键生产参数,其高低直接影响单井的产气效果。目前煤层气井积液面监测方法多从油井动液面监测演变而来,由于煤层气的采出机理和排采工艺具有其特殊性,故对煤层气井积液面监测提出了浅液面高精度测量、能够适应套压变化及多煤层合采等复杂井况的要求。煤层气井积液面的自动化远程精准监测与智能排采技术已成为研究发展的必然趋势,对实现煤层气合理排采、提升生产效率具有重大意义。     

自控系统在延川南煤层气井自动排采中的应用

在延川南煤层气自动排采过程中,GCS控制系统体现了在现场应用的优势,能整合现场数据,根据煤层气井生产的不同阶段实现对井底流压的不同形式控制。方案结合无线网桥的应用,帮助用户实现井场的无人值守。论文详细阐述该控制系统在此项目中的系统配置、控制关键点等。     

功图法在油井产量计量中的应用研究

通过建立垂直井抽油杆柱一维振动模型,将地面示功图转化为泵功图,对泵功图进行定量处理,并结合杆管泵数据、生产数据以及原油物性参数等数据,推算得到油井的产量.利用VB编程实现"地面示功图-泵功图-有效冲程-油井产量"这样一个完整的过程.经过华池采油作业区的现场试验,证明了这种方法的精确性和可靠性.     

煤层气井智能排采控制系统的设计及实现

结合晋中某煤层气田的智能排采项目的设计及实施过程,论述PLC与Intouch架构的控制系统硬软件组成,根据煤层气井生产的不同阶段实现对井底流压的不同形式的智能自动控制。方案结合GPRS无线通信以及MODBUSU_RTU通信协议的应用,实现井场的无人值守。论文详细阐述该控制系统在此项目中的系统配置、控制关键点等。经生产实践证明,该设计是正确有效的,满足生产和工艺的要求。     

单井增压开采技术在煤层气开采中的应用

在信息时代的不断发展下,煤层气的开采技术得到了优化与广泛应用,结合目前很多企业应用的单井增压开采技术而言,其可以有效提高煤层气井开采后期的煤层产量和效率,有着较高的应用价值。在技术应用中,可以通过螺杆压缩机配合变频电动机组合的方式实现井口套管压力的降低,而且该组合方式还有着性能稳定和运行工况范围广的特点,可以实现单井煤层产气量的大幅度提高。基于此,具体分析了螺旋压缩机机组在煤层气开采中的应用,为相关企业的开采工作提供理论参考。     

管式泵固定阀密封问题的研究

针对沁水蓝焰煤层气公司普通管式泵固定周密封不严导致泵效降低的问题,在大量调研及现场实验的基础上,通过在煤层气井排水口安装一种单流阀,使单流阀球阀的锁紧与打开从而改变柱塞上部液柱压力与泵内压力压差的原理阻止固定阀漏失、以提高泵效.在晋煤集团沁水蓝焰煤层气公司六口高煤粉井现场实验证明,该装置提高泵效的成功率达100％.     

基于MSP430F5418的低功耗翻斗流量计

煤层气井是通过排水降压实现气体产出,为了避免排采过程中储层应力敏感和速敏造成的储层伤害,要求有严格的排水量控制,使得液面缓慢、匀速下降。根据目前煤层气井排采对产出液的计量需求,结合其在实际排采生产中的流量特性,提出一种翻斗结构的流量计,可以计量间歇出液、非满管、含煤粉、具有腐蚀性气液两相中液相流体的平均流量和累计流量,以满足现场对流量计量的需求。     

抽油机示功图特征与泵效关系研究

抽油机地面示功图包含了有杆抽油系统运行状况的丰富信息,不同的井下工况会对地面示功图的形状特征产生较大影响。地面示功图面积及形心变化规律与泵效可能存在映射规律,通过对多个算例的深入研究,总结出地面示功图面积及形心位置与泵效相互关系的经验公式,依据地面示功图面积及示功图形心的位置变化,可判断出不同冲次下泵效的变化规律。     

Ⅱ型压电超声流微泵的流动特性分析

基于声流原理设计了一种H型压电超声流微泵,分析了各种因素对微泵出口平均速度的影响.采用直接流法计算得到了微泵体内的声流速度矢量图,实现了泵体结构的优化设计.进一步研究了超声流微泵出口平均速度与声流振子的振动位移、驱动频率以及流体动力粘度之间的关系,模拟了出口背压对出口平均速度的影响.分析结果表明,在流体动力粘度较小时,所设计的H型超声流微泵具有较好的泵送性能,通过改变驱动频率和驱动电压能方便地实现微流体的驱动控制.     

基于LabVIEW的柴油机燃烧分析系统

为了研究柴油机气缸内的工作过程,将现场可编程门阵列（FPGA）和可编程自动化控制器（PAC）技术运用到柴油机燃烧分析系统中,开发了一种基于嵌入式平台的柴油机燃烧分析系统。进行了总体方案的设计,阐述了系统的硬件设计和软件程序。该系统以LabVIEW作为开发语言,采用工业以太网组建采集网络,能够满足柴油机缸压信号采集及分析所需要的各项要求。该系统通过对采集得到的缸压信号进行上止点确定、数值均化、光顺等处理后得到了示功图,同时通过编程实现了两种示功图之间的转换。测试结果表明,该系统能够实时采集缸压信号并经计算处理得到示功图,也可以实现两种示功图之间的转化。测得示功图后,利用热力学的基本公式就可以求出工质的热力参数,从而可以为柴油机的故障诊断、性能优化等提供参考。     

深水表层钻井随钻压力温度测量仪的研制

开展了深水表层钻井随钻压力及温度监测装置研究,研制出了一种适用于深水表层钻井过程中实时测量井底环空压力、钻柱内压和井底温度的井下测量仪器,为深水表层钻井、动态压井及表层固井水泥浆设计提供指导。测量仪器已经在我国南海第一口深水井LW6-1-1井的领眼井中成功进行了应用试验,验证了其在深水无隔水管钻井条件下(高振动、低温环境、风浪流等)的机械强度、稳定性、可靠性,测量数据能真实反映钻井工况。     

煤层气井排采系统有杆泵运行特性分析

煤层气井低沉没度下泵的运行特性和气水两相流中的动态充满度直接影响到有杆泵的工作优劣,对保证有杆排采系统的正常工作具有重要意义。基于泵阀动力学和水力摩阻分析,建立有杆泵泵阀动态特性数学模型,依据数值求解并结合泵阀开启试验测试结果,得到低沉没度时泵阀的动态特性和顺利开启的临界沉没度条件,同时依据气液两相流数值求解和泵运行特性试验测试结果,分析出泵筒动态充满度变化规律及合理沉没度时泵高效运行条件。结果表明,泵阀开启瞬间阀球的水力摩阻较大,其幅值周期波动的频率较快且在短时间内迅速变小后趋向平稳;泵阀水力摩阻和临界沉没度随冲程冲次的增大而提升,冲次由2.0 min~(-1)调为6.6 min~(-1)后,临界沉没度由2.55 m升至3.05 m;减小冲次和气液比及增大泵入口压力会显著提升泵筒内液位和充满度,且气液比的影响最为显著;提升沉没度会使泵效先迅速增大,达到70%~80%时出现拐点而后增长缓慢,煤层气井主要泵型的临界沉没度通常介于3.0~6.0 m,而合理沉没度需达到15.0~20.0 m以上,以维持高效运行。     

煤系地层天然气井有杆排采泵力学模型的研究

基于有杆排采系统的运动学和动力学分析,建立了计算有杆排采泵各载荷的数学模型,给出煤系地层天然气井不同工况下的动力示功图。结果表明,考虑惯性力和振动载荷等动载荷因素后,有杆排采泵的动力示功图呈现波动和偏斜的状态,考虑动载荷和摩擦载荷的耦合作用后,有杆排采泵动力示功图的上缘朝上平移,而其下缘则会下移。煤系地层天然气井的动载荷和摩擦载荷加大了有杆排采泵所承受载荷的变化幅度与不平衡性。而且随着泵冲程次数的不断降低,有杆排采泵动力示功图的下缘逐渐远离零线,同时其上缘逐渐远离下缘,此外减小惯性力和振动载荷等动载荷会降低有杆排采泵动力示功图的上下缘倾斜程度并减小其波动幅度。     

三棱柱阻流体无阀压电泵流量特性试验

为了提高无阀压电泵的输出流量,分析泵中无移动部件(三棱柱组)参数对泵输出流量的影响规律,改进设计了5组三棱柱阻流体无阀压电泵,并分别对其进行了流量试验。首先,分析了该压电泵的结构和工作原理;其次,建立了压电泵的流量计算公式,得到了泵输出流量与三棱柱组主要参数的关系表达式,利用MATLAB软件绘制了三棱柱正反向流阻比、三棱柱个数与泵输出流量的关系曲线;最后,利用3D打印技术实际制作了5组三棱柱阻流体无阀压电泵,并对其进行了流量试验。试验结果表明:在驱动电压和驱动频率不变的条件下,三棱柱组参数对泵的输出流量有较大的影响,其中,泵输出流量随三棱柱个数、高度的增加而增大,随三棱柱与泵腔壁的间隙及三棱柱顶角的增大而减小;另外,泵的输出流量随相邻三棱柱间距的增大而增大,当间距增加到一定值后,泵的输出流量不再继续增大,反而会减小,其值接近于某一定值。     

主泵有组织泄漏及硼冲洗排水流量监测装置研发与应用

主冷却剂泵(以下简称主泵)是核电站的关键设备,有组织泄漏排水与硼冲洗排水的流量是田湾核电站VVER堆型主泵正常运行的重要监测参数之一.针对田湾核电站VVER堆型主泵有组织泄漏及硼冲洗排水的特点,介绍了一种新型的流量监测装置.该装置采用容积式测量原理,创新式引入非能动的虹吸排水方式,在田湾二期工程3、4号机组稳定运行共计...     

半球缺纵向排列对半球缺阻流体无阀泵的影响

为分析半球缺阻流体无阀压电泵中阻流体半球缺的绕流阻力的大小及变化规律对泵输出性能的影响,对阻流体作用规律进行了试验研究。首先,建立了两个半球缺纵向遮流系数及流阻系数的计算公式;其次,递推出多个半球缺纵向排列遮流阻力作用规律;最后,建立了任意多个半球缺纵向流阻系数的关系式。通过对纵向排列半球缺的流阻及泵流量试验,验证了该关系式的正确性;同时,在驱动电压为120 V、频率为6 Hz时,置入4个半球缺得到了43.89 mL/min的最大泵流量,理论与试验流量变化趋势一致。研究表明,半球缺纵向流阻系数关系式可用于半球缺无阀压电泵的流阻及泵流量计算,球缺数量与泵流量呈正相关。