提高机械采油系统效率的理论研究及应用

提出了将有杆泵抽油系统输入功率划分为有效功率、地面损失功率、井下粘滞损失功率、井下滑动损失功率、溶解气膨胀功率5部分的新观点,找出了各部分功率的影响因素,并确定了其函数关系.建立了油井在各种不同物性参数、井斜参数、设备参数、生产参数组合条件下所对应输入功率的数学计算公式,提出了以能耗最低或以成本最低为原则的确定机采参数的新方法.据此找出的最经济机采参数组合能大幅度提高机采系统效率,从而实现经济采油的目标.     

提高葡北地区抽油机井系统效率的理论研究及现场应用

文中阐述了有杆泵抽油系统输入功率中各部分功率的影响因素，确定其函数关系，建立了油井在各种不同物性参数、井斜参数、设备参数、生产参数组合条件下所对应的数学公式，提出了以能耗最低或以成本最低为原则的新方法，总结出最经济机采参数组合，大幅度提高机采系统效率，从而实现经济采油的目标。     

能量最低机采参数优化设计软件的研制与应用

以“一种有杆泵机械采油工艺参数确定方法”发明专利技术为基础,以提高油田抽油机井机采系统效率为目标,成功研制了“能量最低机采参数优化设计软件”。详细介绍了该软件的主要研究思路、功能及特点。应用“能量最低机采参数优化设计软件”进行机采参数设计,能大幅度提高抽油机井机采系统效率,降低机采能耗成本;并能延长油井检泵周期,降低油井作业成本。     

抽油机井地面损失功率计算方法的研究与认识

系统地分析了有杆泵抽油系统的地面抽油机的能量损耗和电机的能量损耗的发生规律,指出了造成各部分损失功率的因素,分析了抽油机井地面损失功率的构成,提出了抽油机井地面损失功率的计算方法,从理论上推导出了抽油机井地面损失功率的计算公式,实践证明了该计算方法的普遍适用性,为理论计算抽油井输入功率提供了重要基础,对提高机采系统效率具有指导意义。     

有杆抽油系统效率优化方法研究

有杆抽油系统效率是衡量有杆抽油系统性能和管理水平的综合性指标,建立准确的系统效率优化模型是提高抽油机井系统效率的关键。通过对抽油机井系统各部分能耗的分析,将抽油机井效率分为地面效率和井下效率。地面效率以实测示功图为基础,运用较少的参数,解决电机与抽油机的匹配问题;井下效率通过对功率损失的重新分类,以冲程、冲次、泵径、泵挂等生产参数优化组合为基础,提高井下部分的系统效率。通过对现场实际井采取措施前后的对比,系统效率平均提高9.24%。建立的模型具有简便、易操作的优点,精度能够满足现场需要,具有实际应用价值。     

抽油机井节能优化统一模型

低油价形势下为了进一步降低抽油机井能耗、提高抽油机井系统效率,建立了整合间抽生产与连续生产方式统一的抽油机井节能优化模型。该模型在完成相同产量的前提下,合理组合主要生产参数,从降低生产时间及降低生产单耗2个方面协同降低抽油机井日耗电。在此优化模型的基础上,提出了模型求解的无极间开设计方法,该方法可实现连续生产与不同生产时间的间开生产能耗对比,得出日耗电最低的生产参数组合。现场应用表明,与常规连续优化相比,无极间开优化可以有效降低中、低产抽油机井系统能耗,进一步提高其机采系统效率。该统一模型及其求解方法为确定抽油机井选择连续生产或是间抽生产提供了经济评价依据,尤其对中低产井的节能优化具有指导意义。     

机采井多参数整体优化技术

机采井多参数整体优化技术以低能耗为设计原则，将抽油机井系统输入功率合理划分为地面损失功率、粘滞损失功率、滑动损失功率、溶解气膨胀功率和有用功率5部份，并建立相应的数学模型，在产液量不变的前提下，综合考虑抽油机井各运行参数分组整合后对系统效率的影响，合理优化了机、杆、泵等抽汲参数。     

机采井多参数整体优化技术在葡萄花油田的应用与评价

机采井多参数整体优化技术以低能耗为设计原则，将抽油机井系统输入功率合理划分为地面损失功率、粘滞损失功率、滑动损失功率、溶解气膨胀功率和有用功率五部分，并建立相应的数学模型，在产液量不变的前提下，综合考虑抽油机井各运行参数分组整合后对系统效率的影响，合理优化机、杆、泵等抽汲参数。通过100口井现场试验数据表明，在提液增产与能耗增加之间的矛盾日益加剧的油田开发中高含水期，该技术是一项极为实用、高效且具有广阔推广前景的节能降耗新技术。     

抽油机变频调速智能控制技术研究

地面电动机功率损耗及井下泵效较低是引起机采井系统效率低下的主要原因。利用抽油机变频调速智能控制技术改造常规有杆泵抽油机,改变其原有工作制度,无级调节抽油机冲次及上、下冲程的速度比,优化抽汲参数,是提高机采井系统效率的有效途径。试验证明,抽油机智能控制技术从地面效率和井下效率上均可提高机采井抽油系统效率。利用变频调速控制技术结合地面设备再优化井下抽油杆柱和抽油泵配置,优化泵的抽汲参数,确定最佳的举升工艺,同时提高抽油机井现场管理水平,则可以最大限度地提高有杆抽油系统效率。     

下泵深度及抽油杆柱组合优化设计方法

确定下泵深度与抽油杆柱组合是抽油机井生产参数设计的重要内容。文中运用二阶段单纯形法和0．618法建立了有杆抽油井下泵深度及抽油杆柱组合优化设计模型,并编制了相应的计算软件进行实例计算。结果表明该方法精确、有效、适用于工程计算。     

两层分采有杆抽油井示功图预测

简要介绍了两层分采有杆抽油技术的应用价值和工作原理,研究了在实心抽油杆与空心抽油杆的界面处,空心泵对应力波的影响,得出了两层分采有杆油井预测模型的有限差分方程,并对空心泵的受力状态进行了分析。在计算机上编程运算得到预测模型的数值解,并绘制出两层分采有杆抽油系统的地面示功图和井下示功图。此计算方法可成为预测两层分采有杆抽油系统的动参数及进行故障诊断的参考依据。     

有杆抽油系统优化设计

针对有杆抽油设计过程中易忽略其系统性而导致系统效率低的实际情况,基于系统协调工作原理提出以经济指数最小为目标的有杆抽油系统优化设计方法。在确定所选模型对单井计算所产生的误差限的基础上,从产层流入动态入手,依据配产确定井底流压,结合套压拟合油套环空压力梯度确定动液面深度,进而确定泵挂深度,合理设计组合杆柱,预测动态参数,利用预测示功图进行抽油机平衡调节。新疆采油一厂应用实例表明:采用有杆抽油系统优化设计后系统效率提高了14.7个百分点,降低了综合成本,获得明显的经济效益。     

碳纤维杆抽油系统节能效果与机理的仿真研究

针对碳纤维杆抽油系统节能机理缺乏深入研究的现状,建立了碳纤维杆抽油系统能效仿真模型,形成仿真评价方法,应用开发的软件系统对实际油井示功图与系统输入功率进行仿真,并将仿真结果与实际测试结果进行对比,对碳纤维杆抽油系统的节能效果进行了研究,分析了该系统的节能机理.研究结果表明:在相同工况或产量条件下,与钢质杆抽油系统比较,...     

提高机抽井系统效率的重要措施

针对目前不少油田存在的机抽系统配置不尽合理、系统效率低、能量损耗大、经济效益差的问题，在机抽井系统效率分析的基础上，提出通过应用和研制提高机抽井系统效率的综合设计计算软件，优选或研制机抽配套设备，以及加强机抽井的日常管理的措施，全面提高机抽井系统效率。结果表明，通过这几方面的研究工作可显著提高机抽井的系统效率。     

基于LuGre摩擦模型的定向井有杆抽油系统动态参数预测

针对定向井有杆抽油系统井下摩擦的非线性特征,提出了一种基于LuGre摩擦模型的有杆抽油系统动态预测方法。介绍了LuGre摩擦模型,并确定了符合工程实际的模型参数。将抽油杆柱的振动视为多级杆的纵向振动,对杆柱单元进行了受力分析,建立了有限元形式的杆柱系统动力学方程。结合泵载荷边界条件,利用状态空间法对系统动力学方程进行了数值求解,获得了悬点载荷随冲程变化的地面示功图。给出了基于LuGre摩擦模型的动态预测实例,并将预测结果与采用经典库仑-黏滞摩擦模型预测所得结果以及实测结果进行了对比。结果表明:LuGre摩擦模型能较好地描述抽油系统井下摩擦状况,基于LuGre摩擦模型的预测结果更接近系统真实值。     

A simple model for computer-aided optimization and design of sucker-rod pumping systems

Design or optimization of a sucker-rod pumping system requires an evaluation of the system performance under different operating conditions. The precise evaluation of the performance is a complex task. A dynamic behavior of the sucker-rod string and complex interactions between components of the system and fluids in motion have to be taken into consideration.In this paper, a simple model of a sucker-rod pumping system is presented, and performance and applications of the model are outlined. A comprehensive, mathematical model of the system accounts for fluid and rod string dynamic behavior. Approximate surface and downhole dynamometer cards, production rates, downhole and surface forces, and energy consumption of sucker-rod pumping system are simulated with high accuracy for a variety of operating conditions. The model is defined by a system of linear algebraic equations derived from the straightforward Bergeron method rather than from numerical differentiation of wave equations. Example results of modeling indicate a good agreement with field data. The model was used to optimize an existing sucker-rod pumping system. Example results indicate significant savings over unoptimized operation. The model may also have an application at the design stage of the sucker-rod system development. The outline of the design procedure with application of the new model is presented.     

加装减载器的有杆抽油系统的平衡调节

减载器是采油井内配置的一种井下工具,可以通过自身产生的液压反馈力来降低抽油机驴头悬点载荷和抽油杆应力。加装减载器后,使有杆抽油系统的动力特性发生改变,原有系统平衡被打破。根据有杆抽油系统运动规律和平衡准则,对抽油系统及平衡重力进行分析。将理论计算与实际工况相结合,通过数值分析计算,对系统平衡进行调节,使有杆抽油系统能耗降低,达到节约生产成本、提高经济效益的目的。     

有杆抽油系统数值模拟新模型的建立及求解方法

本文提出了一个描述有杆抽油系统的新的数学模型。它与以前数学模型的不同之处是除了考虑了杆柱动力学因素以外,还包括了描述液柱动力学影响的可压缩流体方程,并建立了适应矿场情况的四种定解条件及描述多级组合杆柱的衔接条件。模型中考虑了液体物性参数、机械运动参数和井下设备工况的影响。本文采用一种新的数学方法对模型进行求解,理论分析和实际验证都说明该解法稳定性好,精确度高。新模型可用于预测抽油井在各种参数下的光杆和井下示功图及其各项工况指标。     

以系统效率为目标函数优选抽油机井抽汲参数

本文以大量的现场测试数据为基础,建立了抽油机井排量系数、井下功率损失及地面效率的回归方程;提出了一种单井流入特性曲线的修正方法.建立了以系统效率为目标函数的抽油机井抽汲参数优化设计模塑,并编制了相应的计算机软件系统,该软件系统在抽油机井的现场试验中得到了验证.利用该软件系统对抽油机井抽汲参数进行优化设计,可保证抽油机井在高系统效率下运行,对于抽油机井节能有积极意义.