地面驱动螺杆泵采油系统启动过程动力学研究

综合考虑地面驱动与传动系统的机械特性、杆柱扭转振动、杆柱所受的液体阻尼与负载扭矩,建立了地面驱动螺杆泵采油系统动力学分析的数学模型,该数学模型由描述转盘旋转的动力学常微分方程与描述杆柱扭转振动的波动方程组成,既可以分析螺杆泵采油系统启动过程的动力学特性,也可以分析其停车过程的动力学特性。建立了一种独立模块仿真算法,求解转盘旋转动力学常微分方程组与杆柱扭转振动波动方程所组成的耦合数学模型。开发了地面驱动螺杆泵采油系统动态参数的计算机仿真软件。仿真计算结果表明,对于机械特性较硬的Y系列电动机所驱动的螺杆泵采油系统,电动机在较短时间内就能达到其稳定工作转速,驱动头处有较大的动载扭矩,动载系数随工作转速的增加而增加。当工作转速增加至300r/min时,动载系数达1.3,在对采油杆柱进行强度计算时,有必要考虑动载系数的影响。     

直驱式螺杆泵地面驱动系统节能效果分析

直驱式螺杆泵地面驱动系统与传统变频调速螺杆泵地面驱动系统相比系统效率较高,应用直驱式螺杆泵地面驱动系统可大大提高螺杆泵采油系统地面效率,降低百米吨液耗电量,达到节能降耗的目的.为了了解直驱式螺杆泵地面驱动系统的节能效果,进行了不同工况条件下的室内模拟试验和现场试验.试验表明,直驱式螺杆泵地面驱动系统效率较高,在装机功率相同的情况下,低转速、低工作扭矩的螺杆泵井应用直驱式螺杆泵地面驱动系统节能降耗效果更加显著.     

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。     

地面驱动螺杆泵恒液面控制方法

恒液面控制有利于提高泵效,降低抽油杆柱和泵等设备的失效率。为此结合地面控制装置,研究了一种控制方法和软件。该软件根据控制装置实时测量的转速、扭矩等参数并结合地层开采能力、杆泵型号等参数,分析计算出液面高度和控制范围,并计算出转速改变量,由控制装置实行闭环控制。经大庆油田5口井试验表明,液面高度误差均在50 m内,实现了螺杆泵恒液面控制目的。     

螺杆泵采油系统无动力源液压制动装置

设计了一种用于螺杆泵采油系统的无动力源液压制动装置.该装置利用螺杆泵采油系统停机时产生的反扭矩驱动液压泵,由液压力驱动油缸产生制动力.采用单向超越离合器作为液压泵的传动件,使螺杆泵采油系统在正常工作时,液压制动装置不起制动作用,在螺杆泵采油系统停机产生反扭矩时驱动液压泵工作,使液压制动装置产生制动作用.建立了该制动装置的数学模型,并对其进行了仿真研究和试验研究,结果表明,无动力源液压制动装置的工作特性符合螺杆泵采油系统的实际工况要求,并具有结构简单、能耗降低、成本低的优点.     

论滚道式减速器用于螺杆泵采油系统的可行性

针对螺杆泵采油系统现有两种驱动方式存在的不足 ,对径向尺寸小 ,承载能力强、工作可靠的滚道式减速器用于螺杆泵采油系统的可行性和前景做了研究 ,认为这种减速器非常适合驱动采油螺杆泵 ,采用它不仅可以使螺杆泵具有较低而稳定的转数和较大扭矩 ,且能够与多种规格的螺杆泵匹配。讨论了滚道式减速器的结构、工作原理及若干关键技术问题。从室内力学性能测试与工作模态分析结果来看 ,已经加工出的滚道式减速器基本达到预期技术要求。实践表明 ,以滚道式减速器作为井下驱动螺杆泵减速装置完全可行 ,该减速器的开发应用将为我国油田开发带来巨大经济效益。     

单片机模糊控制技术在变频螺杆泵稠油开采中的研究

阐述了利用模糊控制技术设计的单片机模糊地面驱动螺杆泵扭矩控制系统的工作原理、结构、策略和实现方法。该系统具有较完善的自诊断功能,与模拟控制方式相比,具有性能好、可靠性高、控制灵活等特点。该技术运用在螺杆泵抽油光杆扭矩控制上延长螺杆泵检泵周期,提高了油井产量和螺杆泵井的管理水平。     

吉林油田螺杆泵井直驱大伺服系统试验与应用

分析常规螺杆泵驱动装置存在后期设备维护费用高、能耗大、存在安全隐患等问题。研究螺杆泵直驱大伺服系统组成、工作原理、动液面监测、求产原理等,对比了3种螺杆泵井地面驱动方式。2013年5月在扶余油田试验应用新式碟形螺杆泵直驱大伺服系统,提高设备运行安全性、系统效率,方便生产管理,为螺杆泵技术的进一步完善和发展提供了一条可借鉴的技术路线。     

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.     

螺杆泵采油系统自动控制器

美国开发的Ｂａｃｈ螺杆泵采油系统自动控制器,可以监测油井的抽油状况,还能根据预先编排好的工作程序,使油井抽油的工况参数与螺杆泵的工作转速总是保持最佳匹配。用常规螺杆泵采油系统采油时,操作者只能根据油井的历史资料及液面高度手动调节螺杆泵的工作转速,往往由于?..     

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。     

地面驱动螺杆泵抽油杆柱动力学分析技术及其应用

地面驱动螺杆泵抽油杆柱动力学分析是杆柱设计、失效机理分析的关键技术.针对细长抽油杆柱旋转运动时沿井深和井眼圆周方向与油管内壁产生碰撞接触的问题,建立了抽油杆柱非线性动力学模型.利用构造动力间隙元来描述旋转抽油杆与油管的随机碰撞接触状态,并与空间梁单元相结合,建立了旋转抽油杆柱动力学分析方法.在大庆油田B2-6-41等井的应用结果表明,井口扭矩计算平均值与实际测试值的相对误差为1.5%.根据求得的时域内抽油杆柱受力变形值以及与油管柱碰撞接触力,计算了抽油杆柱动强度和扶正器安放位置.利用该方法设计的抽油杆柱能够安全可靠地运行,使检泵周期超过550d.     

地面驱动螺杆泵用电动机功率选择方法初探

针对螺杆泵使用过程中地面驱动电动机功率选择明显偏高的问题,提出采用扭矩计算法选择电动机功率的新方法,并给出计算实例。扭矩计算法与在用的泵型选择电动机功率法相比,选择的电动机功率降低1～2个等级,因而在满足生产实际需要的情况下能实现较好的系统功率匹配。经过100多口井的实践证明,按扭矩计算法选择的电动机功率均满足生产需要,对提高整个螺杆泵采油系统效率,具有实际指导意义。     

GBF型螺杆泵地面驱动系统设计

针对现有GBF型螺杆泵存在的问题,对其地面驱动装置的传动系统和控制系统进行了设计。在传动系统方面,采用无刷直流电机取代传统的三相异步电机,用动态扭矩传感器对螺杆承受扭矩实时监测,并根据实际工况要求设计了减速器。在控制系统方面,整个硬件平台和软件平台采用TI公司高性能的TMS320C2812型DSP作为系统的主控制器,通过调节PWM波占空比实现了电机的无级变速,采用增量式PI对电机闭环控制;通过软件措施实现了电机的软启和软停,并能够预防螺杆泵系统运行过程中可能出现的烧泵和堵转等问题。基于Labview仿真平台对PI参数调节过程进行了仿真研究。     

螺杆泵井抽油杆/泵优选及分析系统

开发了地面驱动螺杆泵油井抽油杆系统分析与最优设计系统；建立了螺杆泵、杆柱直径及扶正器间距的优化设计模型。在优选螺杆泵的过程中，可从现有的泵型库中选出最优的一种，并确定油井的优化产液量、合理的下泵深度及螺杆转速。在对抽油杆进行优化过程中，又分为2个层次，分别以扶正器数目最少和杆件综合强度(静强度和疲劳强度)最大为目标，对系统进行优化设计。利用动态优化的思想进行求解。完成了系统优化设计程序，并已应用于实际设计计算中。     

螺杆泵采油系统自动测控仪

螺杆泵是近几年在我国石油生产出现的一种新型采油机械。由于在石油生产过程中,地下情况复杂并难以检测,因此有时会发生传动杆扭断的恶性生产事故,研制开发的以８０Ｃ５５２为核心的螺杆泵采油系统自动测控仪,采用非接触式传感器和霍尔元件以及设计的仪器软件,可对螺杆泵工作时的电流,传动杆的扭矩,电机转速,泵杆转速及井口产液量进行实时测量,并实时监测螺杆泵的工作状态,对可能发生的危险情况及时发出报警信号或自动关断     

螺杆泵优选软件的开发与应用

利用计算机对油井的地质资料及生产数据综合处理,作出相应变量间的函数关系曲线,通过曲线模拟,找出相应变量间的函数关系,由此计算螺杆泵地面驱动总扭矩、举升产液总压降及所需螺杆泵的公称排量,并对现有螺杆泵各项参数综合分析,优选出螺杆果最优泵型。现场应用证明:螺杆泵优选软件对提高螺杆泵井作业一次成功率、延长螺杆泵运转周期、提高油井产能及节能降耗等方面都具有重大意义。