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。     

螺杆泵采油油管柱弯曲对抽油杆柱的影响

抽油杆柱断脱是螺杆泵采油最棘手的问题之一。为此, 就螺杆泵采油时油管柱弯曲对抽油杆柱的影响做了分析。通过分析, 给出了油管柱轴向压力与弯曲变形计算式, 着重讨论了油管柱弯曲对抽油杆柱的弯曲角度、弯曲产生的附加弯矩和附加应力的影响。认为螺杆泵正常工作以后, 因温度的影响, 油管的弯曲增加, 抽油杆柱产生与油管相同的弯曲。最后对某油田的某一螺杆泵井作了实例计算。     

螺杆泵采油系统地面驱动电机功率的计算与选择

针对螺杆泵使用过程中地面驱动电机功率选择偏高或偏低的问题,对启动过程中螺杆泵的运动特点和受力情况进行分析,提出全面计算抽油杆柱负载扭矩及考虑全压启动加速扭矩系数来选用电机的方法.以此建立的电机功率计算模型法与根据泵型经验法或仅考虑抽油杆柱的有功扭矩选取电机方法相比较,得到的电机功率平均降低了21.3%,更符合生产实际要求,发挥了螺杆泵采油系统节能降耗的技术经济优势.     

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。      

水泥环对套管强度影响的理论和试验研究

造成螺杆泵采油井抽油杆杆柱断裂、脱扣和撸扣的主要原因有杆体外径选择偏小 ,杆体制造或使用过程中产生缺陷 ,堵塞扭矩过大 ,反扭矩大于螺纹联接扭矩以及抽油杆螺纹牙受剪应力过大等。针对上述原因 ,制定了合理选配管柱 ,加强检测 ,应用无油管采油技术 ,安装防反转装置 ,设置过载保护系统、抽汲参数匹配以及加强现场施工管理、高压热洗等技术对策 ,提高了抽油杆柱的可靠性 ,有效地避免了杆柱断脱事故的发生螺杆泵井杆柱断脱机理及其对策@盛国富     

延长螺杆泵井抽油杆使用寿命方法初探

螺杆泵井抽油杆柱由数十根至数百根抽油杆通过接箍连接而成，在螺杆泵采油系统中，抽油杆柱承受拉力、压力及扭矩等循环载荷作用，抽油杆的故障形式通常表现为疲劳断裂或脱扣，抽油杆的断脱事故会严重影响整个抽油系统的运转周期及原油产量，增加维护费用、采油成本。通过对螺杆泵抽油杆的加工工艺、泵型、转数与杆径匹配等方面的综合分析，从中寻找出导致杆断的主要原因，并提出预防措施，进而得出延长螺杆泵井抽油杆使用寿命的有效方法。     

斜井螺杆泵举升配套技术

针对冀东油田斜井多、造斜点高、在浅层出砂区块应用螺杆泵采油技术受到局限的状况,开展了斜井螺杆泵采油配套技术研究.进行了设计参数、工艺参数对螺杆泵使用特性的影响研究,建立了斜井螺杆泵采油系统生产参数优化模型.通过对螺杆泵斜井中抽油杆柱的受力和稳定性分析,进行了抽油杆柱组合和扶正器安放设计,并进行了模拟实验.进行了管杆断脱原因分析以及定子橡胶与原油配伍性试验,对定子橡胶与原油配伍性有了初步认识.研发了斜井螺杆泵采油多功能旋转式抽油杆扶正器短节、抽油杆万向连轴短节、堵塞器、翻板式偏心油管锚等配套工具,解决了斜井杆柱弯曲、断脱问题,延长了抽油杆柱的使用寿命,降低了维护费用.斜井螺杆泵不但在出砂区块推广前景广阔,在不出砂区块与其它采油方式相比也有很大的优势.     

螺杆泵驱动杆柱力学分析及稳定器布置

就工作原理而言，螺杆泵兼有离心泵和容积泵两者的优点，其缺点是驱动杆柱断裂较频繁。根据螺杆泵的工作状况，考虑抽油杆柱的重力、浮力、拉力、扭矩、井限轨道等因素的影响，给出了驱动杆柱动力学基本方程，建立了三个模型，即对驱动抽油杆柱作整体力学分析的稳态拉力－扭矩模型；对井口处的驱动杆柱作局部弯曲分析的数学模型，以及对与螺杆泵转子相连接的下部杆柱作动力分析的数学模型，并提出了稳定器布置方法。     

基于转子动力学方法研究螺杆泵抽油杆柱扶正器的布置

随着螺杆泵采油技术的应用,抽油杆柱的偏磨现象日趋严重。分析了螺杆泵抽油杆柱的受力,建立了抽油杆柱的转子动力学模型,采用轴承单元和空间梁单元进行仿真。结合La10-2435井的井身结构和ANSYS分析结果给出了较合理的扶正器布置方案。计算结果表明,该方法能够预测出抽油杆柱由于横向位移过大引起的偏磨位置。     

地面驱动螺杆泵动液面高度控制方法研究

在地面驱动螺杆泵采油技术中,动液面高度的变化直接影响到抽油杆柱和螺杆泵的运动和受力状态,是控制螺杆泵稳定工作的主要参数。根据螺杆泵扭矩计算公式,开发了地面驱动扭矩与液面高度分析软件,建立了螺杆 泵动液面高度的控制方法,即由动态监测扭矩值来实时计算动液面高度,并通过调整转速来实施动液面高度控制。经现场5口井应用表明：动液面高度控制误差在±45m内,确保了螺杆泵处于稳定的工作状态,提高了采油 效率。