螺杆泵采油工艺技术现状

为扩大螺杆泵的应用规模,胜利油田孤岛采油厂逐步引进了1100-16大排量螺杆泵和直驱式螺杆泵采油工艺,配套了高抗扭矩抽油杆和连续杆。在螺杆泵工作参数优选方面,进行了排量和转速的优选,在配套技术方面,进行了油管锚定、抽油杆扶正防脱、泵质量检测、工况诊断及自动保护等方面的研究与应用,改善了大排量螺杆泵的应用效果。     

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。     

空心抽油杆技术在螺杆泵上的应用

传统的抽油杆可以用来驱动螺杆泵系统 ,但是传统的抽油杆设计 ,可以在交变张应力下工作 ,而不能在扭矩 (剪应力 )存在的条件下工作。传统抽油杆用来驱动螺杆泵系统受到限制 ,因为螺杆泵需要大扭矩杆驱动系统。空心抽油杆系统的研制解决了连接技术上的问题和管道磨损问题 ,大扭矩能力和从杆柱空腔内注入化学防腐剂和降粘剂而使泵效得到了提高。     

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。     

变频调速螺杆泵稠油开采技术研究应用

针对地面驱动螺杆泵抽油杆断、脱频繁,单井提液调参难以控制等问题,开发了螺杆泵井的变频调速装置及自动控制系统,该技术准确,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,自动控制以及科学合理的调参,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,延长了检泵周期。     

变频调速地面驱动螺杆泵稠油开采技术

针对地面驱动螺杆泵抽油杆断、脱频繁，单井提液调参难以控制等问题，开发了螺杆泵井的变频调速装置及自动控制系统。该技术准确、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，自动控制从科学合理的调参。该技术的应用进一步提高了螺杆泵井的管理水平，有效的减缓了抽油杆的频繁断，脱问题，延长了检泵周期。     

共振对螺杆泵井抽油杆偏磨的影响

地面驱动螺杆泵井抽油杆的偏磨是制约螺杆泵应用的主要原因,目前采用的防治方法不能从根本上解决该问题.采用螺杆泵井受力测试仪器对抽油杆进行受力测试,结果表明,当抽油杆的转速达到特定值时,抽油杆会产生横向振动共振,这是造成抽油杆偏磨的动力学因素.当螺杆泵井抽油杆高速旋转时,重心偏移是抽油杆产生横向振动的主要原因.根据地面驱动螺杆泵井抽油杆的现场工作状态,建立了抽油杆横向振动理论模型,分析了横向振动共振的产生条件,即抽油杆的角速度等于横向振动频率,并在此基础上建立了抽油杆的横向振动模型,由横向振动的频率得出避免横向振动共振的抽油杆控制转速,从而解决了螺杆泵井抽油杆偏磨的难题.     

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。      

地面驱动螺杆泵井杆管环空螺旋流数值模拟

目前多数研究将地面驱动螺杆泵井杆管环空中的井液的流动看作多相流体轴向流动,实际上在高速旋转抽油杆带动及螺杆泵压差作用下,环空液体呈现螺旋流动。根据粘性流体运动方程及螺杆泵井井筒液体运动的特点,建立了地面驱动螺杆泵井幂律流体杆管同心环空螺旋流数学模型。运用不均匀对数网格法和有限差分法求其数值解,并对不同的流场参数进行了敏感性分析。计算结果表明,井液的轴向速度、切向速度、合速度及压力梯度随抽油杆转速的增加而增加,视粘度随转速的增加而减少。在设计螺杆泵井转速时,既要考虑增大产量,又要考虑螺杆泵举升高度及寿命。     

螺杆泵抽油杆柱负载扭矩计算

用螺杆泵采油时，抽油杆带动果转子旋转必须克服的反扭矩包括：１．泵转子与定子间初始过盈产生的反扭矩；２．泵定子橡胶溶胀和热胀产生的反扭矩；３．泵进出口液压差作用在转子上产生的反扭矩；４．井液对抽油杆表面产生的摩擦力矩。用试验分析方法得出了前三种反扭矩，计算了第四种反扭矩，并以大庆采油六厂拉９—２６３８井所用螺杆泵的实际参数为例进行了计算，为合理使用螺杆泵、选择适当的抽油杆参数提供了依据。     

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.     

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。     

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。     

地面驱动螺杆泵采油系统管道内流体摩阻分析

运用流体力学有关理论, 对地面驱动螺杆泵采油系统环空管道结构参数和螺杆泵转速对流体摩阻的影响进行了分析。分析结果表明, 当油管直径一定时, 过大的抽油杆直径会使抽油杆柱旋转所受的油液摩阻及油液流动摩阻增大; 泵的转速过高会使抽油杆柱旋转所受油液摩阻及油液流动摩阻增大。建议在满足抽油杆强度及其它条件下尽可能采用小直径抽油杆; 在满足泵排量、泵效及其它条件下尽量不要使泵转速过高。合理选择抽油杆直径和泵转速将显著降低地面驱动螺杆泵系统总的能量损失。     

螺杆泵采油系统杆柱的扭转振动特性分析

对直井中用于驱动井下螺杆泵的旋转级次抽油杆柱建立了扭转振动分析模型,推导出了该级次抽油杆柱扭转振动频率的计算公式,建立了级次杆柱扭振固有基频与单级杆柱固有基频之间的关系。计算表明,泵深在700－1800m时,常用的二级抽油杆柱组合的扭振固有基频为22－58r/min,低于螺杆泵的工作转速区,这完全不同于有杆泵抽油系统。指出,由于螺杆泵采油系统的工作转速区高于其杆柱扭振固有基频,在选定螺杆泵采油系统的工作转速时,除考虑杆柱的基频外,还应考虑杆柱的扭振高次谐波频率,这样可以避免系统工作在高次谐波共振区,而且有利于避免系统工作转速在穿越高次谐波对应的转速时系统的失速;在设计螺杆泵采油系统杆柱组合时,应考虑组合杆柱扭振基频的提高,尤其要注意常用的二级杆柱组合时杆长比接近50％的情况。     

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.     

地面驱动螺杆泵锚定装置及受力分析

地面驱动螺杆泵工作时，转子在抽油杆的驱动下，在定子橡胶内作顺时针旋转运动。转子施加给定子的扭矩，相对于螺杆泵顶部与油管之间连接螺纹是一个逆时针的卸扣扭矩。锚定装置即是用来抵抗这个反扭矩对上部油管与螺杆泵螺纹连接处的卸扣作用。现有水力式、张力式、压缩式、翻板式和旋转式等多种锚定装置，其工作原理、使用效果和常见失效形式多有不同，其中以张力式油管锚和旋转式油管锚较宜于对螺杆泵的锚定及解锚。给出了螺杆泵管柱轴向力及周向扭矩综合作用的计算方法和张力式油管锚锚定力及上提高度的计算方法，并进行了实例计算。     

螺杆泵井光杆受力法工况诊断技术

地面驱动螺杆泵采油系统通过井口光杆连接抽油杆向井下泵传递动力,光杆承受着垂向拉力和扭矩,受力状况复杂,螺杆泵采油系统的工况在光杆受力上必然有一定反映。通过建立光杆受力测试系统,可以实时测试螺杆泵油井在起动、运行和停机过程中光杆所承受的垂向拉力和扭矩。研究了测试数据与螺杆泵采油系统工况的对应关系,对典型工况的诊断方法进行了分析,包括:抽油杆断脱、定子磨损、油管漏、泵和油管脱、扭矩偏大等。通过对油田数百井次诊断,诊断结果正确率高于90%,说明通过光杆受力监测和分析实现螺杆泵井工况诊断是一项值得深入研究的技术。     

转速对螺杆泵工作特性影响的试验研究

通过对ＧＬＢ５００－１４型和ＧＬＢ１２０－３３型螺杆泵在５０、１００、１５０和２００ｒ／ｍｉｎ转速条件下的工作特性试验、发现转速是影响泵工作特性的重要因素之一。转速的增另可以有效地提高螺杆泵的举升能力和泵效，大泵比小泵效果更明显，而转速对井下螺杆泵的载荷扭矩影响很小。很以在设计和使用螺杆泵过程中要充分考虑转速对螺杆泵特性的影响，特别是泵级数和工作转速的选择。适当提高螺杆泵转速，既可减少泵级数和减小     

K油田螺杆泵井杆断原因及措施

K油田抽油杆断裂的位置一般都在接箍附近处,说明抽油杆在热处理和锻造工艺上存在一定的质量问题.K油田螺杆泵依靠更换皮带轮来调转速,频繁更换皮带轮,并且进行“硬”启动,杆柱要承受定子、转子之间的静吸附力作用,会对抽油杆造成冲击载荷,这种瞬间的冲击载荷作用将缩短抽油杆的裂纹萌生期,加速抽油杆的疲劳破坏.对螺杆泵进行合理配套,制定科学的螺杆泵井管理模式和维护制度,可有效控制螺杆泵井杆断的发生,提高螺杆泵井的检泵周期.