抽油机二次平衡减速器试验效果分析

为了检验利用二次平衡减速器来实现抽油机的二次平衡的可行性,对常规型游梁抽油机和异相型游梁抽油机扭矩曲线的波动情况进行了定性分析,得出结论:二次平衡扭矩曲线与常规型游梁抽油机扭矩曲线叠加可能得到一条较平缓的曲线;而与异相型游梁抽油机扭矩曲线叠加则没有这种可能性,因而在现场试验中效果不理想。指出这一技术只能应用于常规型游梁抽油机,且代价较高,可靠性低,操作和维护不便,需进一步研究和优化。     

对游梁式抽油机节能问题的探讨

游梁式抽油机－深井泵抽油系统的节能是一个典型的系统工程问题，游梁式抽油机只是该系统中的一个单元，故游梁式抽油机节能也只是系统节能的一部分，不应过分看重其作用。现广泛在用的异相型游梁式抽油机节能性已满足工程需要，单纯追求抽油机高效率而着力改型，从全系统看意义不大。游梁式抽油机的耗能量与载荷波动系数CLF成正比。为实现节能，可在抽油机与动力机之间增设节能蓄能器。     

新型井下轴流式入口旋流器分析及优选

在国内陆地油田井下油水分离同井注采技术应用中,常规井下旋流器由于径向尺寸较大而经常受到限制,影响分离效率。为此,研发了2种新型井下轴流式入口旋流器,在降低旋流器径向尺寸的基础上,提高旋流器的分离性能。在明确新型轴流式旋流器结构特点、分离机理后,通过数值模拟分析,利用油相体积分布云图阐明不同结构旋流器内油相分布特点,指出循环流对旋流器分离性能的影响。研究速度矢量变化特点,掌握轴流式入口结构的作用及流体分布规律,利用压力降曲线,明确能耗、压力损失的关系。模拟分析结果表明,导流叶片轴流式旋流器切向速度差值为1.2 m/s、轴向速度差值1.5 m/s,溢流压力仅为0.02 MPa,分离效率高、能耗低,为特高含水区块的经济性开发提供技术支持。     

游梁式抽油机变速拖动载荷与平衡分析

为分析游梁式抽油机在电动机变速拖动下的悬点载荷变化特征与平衡效果,建立了游梁式抽油机在变速拖动下的动力学计算方法。通过初始设定游梁式抽油机悬点的常规、梯形、三角形3种速度运动规律,分别研究了在不同运动规律下,抽油机悬点动力示功图的变化特性及抽油机经曲柄平衡后的平衡效果。结果表明:悬点速度曲线为梯形曲线时,悬点交变载荷降低率为13.38%,平衡后负转矩明显减少,具有一定的节能效果。     

游梁式抽油机游梁平衡重计算新模型

为了精确计算游梁式抽油机游梁平衡重的调整量,保障游梁式抽油机安全节能运行,需要对游梁式抽油机的调平衡模型进行研究。分析了游梁式抽油机急回运动特性,得出了抽油机上下冲程所用时间可能不相等的结论,并建立了游梁平衡抽油机上下冲程电机平均输出功率的计算公式。在此基础上,依据抽油机上下冲程电机所做功相等的平衡准则,利用平衡重平均功率变化与电机功率变化的关系,推导出了功率曲线法游梁平衡重计算新模型。实例计算表明:应用新模型对平衡重进行调整后,上下冲程电机做功差值很小,更能满足上下冲程电机做功相等的平衡准则要求;抽油机上冲程运行时间越长,平衡重调整量越大,而下冲程运行时间越长,平衡重调整量越小;当上下冲程运行时间接近时,新模型和简化模型计算结果接近。这表明,对于上下冲程运行时间不相等的游梁式抽油机,利用功率曲线法游梁平衡重计算新模型调整平衡重,抽油机平衡状况更佳。      

非圆齿轮传动提高游梁式抽油机效率研究

提出利用非圆齿轮传动提高游梁式抽油机效率。按照抽油机特殊运动规律,将常规游梁式抽油机减速箱设计成非圆齿轮啮合副,以形成新型节能抽油机。以兰石CYJ10-4·2-53HB型游梁式抽油机为例,通过分析,并利用Matlab软件对游梁式抽油机采用非圆齿轮传动减速箱和采用常规齿轮传动减速箱时的运动和动力性能进行了仿真对比。计算表明,采用非圆齿轮传动游梁式抽油机可比同型号常规游梁式抽油机节能14%。     

游梁式抽油机运动规律的多体动力学分析

为了精确分析游梁式抽油机的运动规律,把游梁式抽油机看作一个简单的多体机构,采用多体动力学方法对其进行了分析,结果表明,系统动力学方程数值积分的结果会出现对位移和速度级约束方程的违反,需进行违约修正。通过对位移、速度的重新赋值得到了游梁式抽油机运动规律的精确解,并与虚拟样机仿真得到的结果进行了比较,取得了基本一致的效果。说明用多体动力学分析游梁式抽油机运动和动力性能是可行的,这为抽油机运动性能分析提供了新途径。     

抽油机载荷随动控制系统的研制及应用

介绍了游梁式抽油机的工作原理,在单周期内抽油机根据井下载荷变化,可自动进行速度的连续调整,仿真模拟人工举升的发力方式,提高了抽油机的排采效率。抽油机载荷随动控制系统采用汇总示功图的方法,分析了抽油机的运行载荷变化曲线,寻找载荷突变尖峰,比较载荷曲线在抽油机上冲程和下冲程的变化形态,在1个排采周期内优化控制抽油机运行速度,降低了抽油杆的弯曲度,提高了有效冲程,降低了抽油机机械冲击,使井下采油泵尽可能多的充满液体,延长了抽油机的使用寿命,达到了增产降耗的目的。     

采出液含砂对井下油水分离器壁面磨损的影响

目前针对轴入式结构旋流器磨蚀方面的研究相对较少。鉴于此,基于Fluent中的离散相模型(DPM),针对采出液含砂对同井注采工艺中轴入式井下油水分离器壁面磨损情况,进行数值模拟分析。分析结果表明:在井下油水分离器的螺旋流道内最大磨损位置发生在方位角108°~144°范围内,且随着入口流速的增加,壁面磨损率逐渐增大;当砂相粒径小于0.30 mm时,旋流器壁面磨损率受粒径影响较大,砂相粒径大于0.30 mm时,壁面磨损率受粒径影响较小;同时砂相质量分数在0.1%~3.0%范围内,随着采出液含砂量的增加,旋流器壁面磨损率逐渐增大。研究结果可为轴入式井下油水分离器的现场应用提供参考。     

不同齿轮传动型游梁式抽油机的节能分析

分析了两种不同齿轮传动型（常规圆齿轮传动型和非圆齿轮传动型）游梁式抽油机的节能工作原理,认为采用非圆齿轮传动能提高游梁式抽油机效率。按照抽油机特殊运动规律,将常规游梁式抽油机减速箱中的圆齿轮传动改为非圆齿轮传动。可以形成新型节能抽油机。以CYJ10-4．2-53HB型游梁式抽油机为例,通过分析与计算,表明采用非圆齿轮传动可节能14％。     

无游梁增距抽油机有关问题的设计计算

介绍了无游梁增距抽油机的主要参数如光杆冲程百分比、光杆速度、加速度、扭矩因数等的计算和平衡计算。通过扭矩因数、速度、加速度曲线对比,认为无游梁增距抽油机具有动力特性较好,每立方米产液量耗电低,井下漏失量小,有利于稠油开采等优点。     

一种旋流+膜联合油水分离器流场数值模拟

相对于单原理油水分离方法而言,利用旋流+膜联合原理进行油水分离是一种新的油水分离方式。为提高井下油水分离性能,探讨一种联合原理的油水分离器。建立旋流+膜联合油水分离器的物理数学模型,并用数值模拟的方法计算其中的流场分布规律,针对不同分流比、入口流速和入口含油体积分数对其性能进行系统研究。结果表明：分流比的变化影响第一级和第二级出油口相汇流动规律,应用时应进行性能核算从而保证两级分离的效果;随着入口流速的增大,旋流+膜分离性能逐渐更优,若流速过低,则旋流+膜分离性能较差;随着入口含油体积分数增大,旋流所分离的油相占比减小,留给膜分离的油相占比增大,即含油体积分数较大时,旋流+膜联合油水分离的应用更有必要。     

节能抽油机节能效果对比试验研究

游梁式抽油机是采油工程中最主要的人工举升方式,为减少抽油机井的能耗,降低原油的开采成本,各抽油机制造厂相继研制了多种结构形式的节能抽油机。由于节能原理不同,节能效果差别很大,如何公正、合理评价节能抽油机的节能效果,是人们普遍关心的问题。文章利用水力模拟试验井,以水为介质,在相同的条件下,以偏置式抽油机为参照机,以系统效率和节电率为节能效果的评价指标,对4种节能抽油机进行了对比试验,并绘制了系统效率和节电率与油井举升高度的关系曲线。试验结果表明,双驴头抽油机节能效果最佳,其次是下偏杠铃复合平衡抽油机。根据对比结果,提出了节能抽油机选择和使用的建议。     

粒径重构旋流器结构参数优选

粒径重构旋流器通过入口结构来实现大、 小粒径油滴的重新排列,再通过内嵌式结构对大、 小粒径的油滴进行高效分离.为了进一步提高旋流器的油水分离效率,在旋流器入口位置最佳弯管角为180°的基础上,研究了切向入口高度、 内层溢流管直径及内锥段长度等参数对旋流器内油滴粒径分布、 油相体积分数与分离效率的影响,并利用CFD数值模...     

物理聚结构件对水包油乳化物分离特性研究

利用重力式油水分离模拟试验装置,以柴油和水为试验介质,通过分析入口和油出口、水出口的油水分离效果以及液滴粒径的分离效率,研究了7种物理聚结构件对油包水乳化物的分离特性。研究结果表明,对于水包油型乳状液,亲油性聚结填料的油水分离效果要优于亲水性聚结填料,表面粗糙的亲油性聚结填料油水分离效果要优于表面光滑的聚结填料;板间距越小,油水分离效果越好;粒径分析方法得到的结论与入口和油出口、水出口的油水分离效果所得到的结论一致,聚结构件能进行有效分离的粒径为20μm以上。     

基于模糊PID控制的节能型复合液压缸式抽油机设计

针对液压抽油机在使用过程中存在高耗能、低效率、换向不平稳等问题,采用恒功率可调变量泵的控制策略,设计了一种采用蓄能器回收能量的复合液压缸式抽油机。在AMESim中搭建了系统模型,并通过模糊 PID 控制优化了抽油杆速度特性曲线。仿真结果验证了恒功率控制策略的可行性,蓄能器能够节能48%,抽油杆换向速度波动超调量由原来的20.6%降到2.94%。     

由游梁式抽油机改造成的双变径轮式抽油机

双变径轮式抽油机是在继承常规游梁式抽油机优点的基础上设计而成的大载荷、长冲程、低冲次节能型抽油机。该机型的双变径轮设计相当于游梁机的前、后臂变长 ,通过变径轮的两次变径 ,能使抽油机的传动性与油井的载荷变化规律更好地相适应 ,从而降低减速器的扭矩波动 ,达到节能降耗之目的。采用复合平衡系统 ,可显著降低抽油机连杆和支架的受力 ,提高整机运转平稳性 ,减少振动和噪声 ,在小泵深抽采油工艺中 ,节能效果尤佳。双变径轮式抽油机设计方案 ,既可应用于新机制造 ,也可应用于将现有的中小冲程、能耗大的常规游梁式抽油机改造成大载荷、长冲程、低冲次的节能型抽油机     

有杆泵井下油水分离系统设计与分析

随着油田开采进入高含水阶段,大量采出水的举升和处理使得采油经济效益越来越低.鉴于此,结合我国油田实际情况,提出一种新型有杆泵井下油水分离系统.该系统由注采式一体泵与两级串联旋流器连接,可实现同井采注.基于正交试验设计,以底流口含油质量浓度CU为目标,通过Fluent软件采用RSM雷诺应力模型优化旋流器主要结构参数.同时...     

扇形长冲程抽油机的优化设计与动力仿真

在常规游梁式抽油机的基础上, 设计了一种新型柔性连杆变矩节能扇形抽油机, 其特点是结构简单紧凑, 天车轮可以实现大摆角, 易实现长冲程, 节能效果显著。建立了该抽油机机构尺寸的优化设计方法以及悬点运动规律与动力性能仿真模型。仿真结果表明, 该新型抽油机具有优越的动力性能, 和常规游梁式抽油机相比, 该机曲柄轴扭矩波动小, 基本消除了负扭矩, 曲柄轴最大扭矩约下降 25%, 装机功率约下降 30%, 节能效果在 20%左右。     

油水预分离设备的模拟设计及优化

目的 石油开采及运输过程中产生的含油污水中大多含有泥-砂等固体颗粒,为了提高油、水、砂混合液的分离速率,设计了一种一体化的油、水、砂预分离设备,并对其进行实际能力测试。方法 基于正交试验使用数值模拟方法对设备的旋流油水分离单元进行了结构参数优化,并探究了最佳操作条件,通过实例验证模拟的结果是否准确、设计的设备尺寸是否可行。结果 通过正交试验模拟优化出的旋流器主直径为66.5 mm,溢流口直径为4.6 mm,底流口直径为14 mm,大锥角为20°。在该尺寸下进行了最佳操作条件的探究,当油相体积分数为10%时：模拟得到最佳入口流速为15 m/s,溢流分流比为15%,除油效率为83.1%;实例试验的最佳入口流速为15 m/s,溢流分流比在15%～20%之间,除油效率为79%。结论 数值模拟的结果与实验结果基本一致,优化的设备能够满足油水分离预处理的要求,具有良好的应用前景。