钢丝绳抽油杆抽油系统的理论体系研究综述

文章不仅论述了当前钢丝绳抽油杆抽油系统研究的主要方法，结论和观点，同时详细讨论了目前研究中存在的主要问题，提出了建立钢丝绳抽油系统理论体系的基本内容及解决方案。目前，钢丝绳抽油系统的理论分析基本都采用与常规钢杆抽油系统相同的方法，建立的动力学模型，并没有明显反映钢丝绳抽油杆的结构特征和力学特性，在其振动议程中完全套用常规钢抽油杆杆体振动阻尼系数，根据该振动方程的求解结果，对钢丝绳抽油杆抽油系统工作的实际情况难以作出正确的分析，从而也难以对钢丝绳抽油杆抽油的实际油井示功图及其产量与泵效提高的原因作出准确的解释。因此，十分有必要建立完善而且能较全面地、客观地、系统地反映钢丝绳抽油杆特点的抽油理论体系。     

关于钢丝绳抽油杆抽油技术的发展前景

自从1996年,笔者在中国石油和石化工程研究会第6届年会上发表《关于我国发展柔性连续抽油杆的几点看法》[1]以来,据不完全统计,钢丝绳抽油杆抽油技术已在华北、青海、大港、中原、辽河、大庆、冀东和胜利等油田相继试用,总共下井90余口[2]。尽管这项技术已初步显示出其优越性(由于没有接箍,可避免一般抽油杆断脱事故和消除活塞效应、提高泵效等),从而引起一些油田的关注,但由于其技术还有待完善,至今还没有在我国采油生产中产生较大影响,以至对它的发展前途产生了疑问。应当指出,采用我国具有自主知识产权的特种钢丝绳抽油杆取代常规抽油杆…     

钢丝绳抽油杆系统

目前，一种用钢丝绳取代抽油杆的新型有杆抽油系统由美国Vann抽油系统公司研制成功。该抽油系统用钢丝绳取代抽油杆，用地面Tower举升装置取代抽油机，可用计算机控制。该新型有杆抽油系统的现场试验结果表明，采用它可减少泵气锁和泵抽空，其上安装于泵底部的专用工具，可在需要时卸去油管流体载荷。它的双功能，可使其易从油管锚和化学喷射器中脱出。     

钢丝绳抽油杆技术的应用与发展

分析了我国钢丝绳抽油杆抽油技术的研究和应用现状及存在的问题,提出了钢丝绳抽油杆抽油系统成套技术的概念及其组成.建议成套开发钢丝绳抽油杆抽油技术,合理选择井深和产量,改进配套设备,完善设计理论和制造工艺,使其在生产中更好地发挥优势.     

钢丝绳抽油杆抽油超冲程分析

通过对钢丝绳抽油杆和常规钢杆振动模型固有频率的分析，从理论上分析了钢丝绳抽油杆和常规钢杆振动形成谐振(超冲程)的奈件；同时讨论了振动阻尼系数对共振的影响关系，从理论上得出了钢丝绳抽油杆在抽油时更易形成超冲程，进而从理论上解释了钢丝绳抽油杆在抽油过程中的泵效较高的事实，进一步解释了当前人们对钢丝绳应用和研究中的一些疑点和难点，为钢丝绳抽油系统的设计和应用提供了重要的理论指导。     

钢丝绳连续抽油杆抽油系统柱塞超冲程的初步分析

根据钢丝绳连续抽油杆抽油系统在油田使用的实际情况,用振动理论初步分析了钢丝绳连续抽油杆抽油系统柱塞产生超冲程的原因,提出了柱塞实际冲程的计算公式,并以此分析了产量和泵效提高的原因。最后,为提高钢丝绳连续抽油杆抽油系统柱塞的实际冲程和扩大使用这项技术,提出了一些有益的建议。     

钢丝绳柔性抽油杆抽油装置图表选择法的研究

对柔性连续抽油杆抽油装置图表选择法进行了简要的理论分析。为了保证柔性抽油杆在工作中下冲程过程的正常回落 ,在钢丝绳的末端设置了一定长度的加重杆 ,所以柔性杆的最大下泵深度为钢丝绳和加重杆两部分长度之和。另外 ,针对钢丝绳抽油杆自身弹性模量小、弹性大的特点 ,提出了确定泵柱塞有效冲程的新的计算理论 ,并且在青海尕斯库勒油田 16 - 6井实际验证了上述理论计算的正确性。     

钢丝绳替代抽油杆的研究

钢丝绳具有自重轻、强度高、弹性好、柔软性好等特点，长期工作极少骤然断裂，是替代抽油杆的理想材料。钢丝绳承载初始有纯结构伸长、抽油绳时，应选用特型密封绳作预拉伸处理，并在表面涂覆防腐包层，使之防断脱、耐磨损和具有高回弹性能。钢质抽油绳工作寿命长，并能使井下泵柱塞超行程工作，提高单井产液量。在试用阶段，可利用现有井下和地面采油设备作油井试验，取得相关数据后，再进一步改进完善。图１表１参７     

钢丝绳抽油杆对机采系统效率的影响

胜利油田自 1998年底在胜利采油厂的 35 390井试验应用钢丝绳抽油杆 ,先后于 1999年在纯梁应用了 3口井 ,2 0 0 2年在桩西应用了 6口井。其中纯梁厂的F2 4 -2 4井、F15 - 2 6井试验了柔性杆技术后 ,目前产液量、泵效、抽油机系统效率较措施前平均提高 2 6 %以上 ,桩西厂现场试验 6口油井 ,其中两口老井累计增油 170 2t。     

连续抽油杆抽油技术

针对濮城油田油藏特点及生产现状，为降低油田开发成本，试用了连续抽油杆抽油技术。通过现场实施，该技术具有提高泵效，降低成本的作用，有较大的应用发展前景。     

钢丝绳杆泵抽油系统优化设计方法及现场应用

应用系统工程节点分析方法,全面定量地计算了从油层到井口的整个系统钢丝绳和常规杆混合杆柱抽油井的供排协调点,合理地选择机-泵工作参数和混合杆柱组合,分析了杆柱的受力状况,预测了系统指标,包括产液量、冲程效率、泵效、井下系统效率。分析了主要抽油工作参数(泵深、冲程、冲次、泵径)对系统指标的影响,得出了考虑多目标指标下的油井优化设计方案。编制了钢丝绳杆混合杆柱的抽油井系统优化设计软件,设计软件在现场应用取得了较好的效果。     

钢丝绳采油系统抽油泵柱塞超行程分析

利用抽油杆柱行为预测技术 ,定量计算了钢丝绳连续抽油杆柱和钢抽油杆柱两种采油系统抽油泵柱塞的超行程 ,分析了主要油井工作参数 (包括冲程、冲次、泵径、泵深、沉没度、杆柱组合 )对泵柱塞超行程的影响 ,定量地描述了影响抽油泵柱塞超行程的主要参数。指出 :在油井工作参数合适的条件下 ,钢丝绳连续抽油杆采油系统较之常用的钢抽油杆采油系统更易于形成泵柱塞的超行程 ,使油井产量增加。为增加使用钢丝绳连续抽油杆采油系统油井的产量 ,合适的油井工作参数应为长冲程 ,适当冲次 ,小泵径 ,并应精心选配绳杆组合。最后给出了实例的定量分析结果。     

钢丝绳抽油杆接箍在粘性流体中的阻尼试验

钢丝绳抽油杆在油田现场使用时 ,由于必须要与光杆和加重杆联接 ,因此 ,两端有联接接箍。在试验室 ,利用水泵提供液体进行了接箍在稳定流动中的试验和抽油机带动钢丝绳及其接箍在液体中运行的不稳定流动试验 ,并用压力传感器测量了液体流经接箍时的压力损失。试验证明 ,两种流动都属于紊流 ,在稳定流动情况下 ,液体流经接箍造成的压降与雷诺数成二次方关系 ,通过拟合试验数据得出了摩阻系数与雷诺数之间的关系为λ =6×1 0 9Re-1 70 79;在不稳定流动情况下 ,摩阻系数与冲次之间的关系为λ =0 2 2 3n2 - 3 77n + 2 0 3 90。     

人工神经网络技术对钢丝绳柔性抽油杆抽油机井故障诊断研究

介绍了利用人工神经网络(ANN)技术和计算机图像处理技术对钢丝绳柔性抽油杆抽油装置进行故障诊断的方法。对示功图进行了二值化、滤波和正规化处理，获得了人工神经网络的输人向量，输出结果则表示可能发生的故障形式。采用BP网络．最后给出了一个诊断实例。     

定向井有杆抽油系统动态参数预测模型求解新方法

基于定向井抽油杆柱微元体受力分析,综合考虑井眼轨迹、抽油杆柱结构和井下摩擦力,建立了定向井有杆抽油系统工况预测数学模型,给出了预测模型的上下边界条件、初始条件、连续性条件与数学模型隐式差分格式。实例计算表明,这种基于隐式差分解的数学模型能够准确预测定向井有杆抽油系统动态参数。     

提高有杆抽油系统效率的新理论与新技术

传统的有杆抽油系统地面效率的最大目标值为 6 2 % ,井下效率的最大目标值为6 2 % ,整个系统效率的最大目标值只有 38 4 % ,认为在传统抽油系统装置不变的情况下 ,要想提高系统的效率即使 10 %也是非常困难的 ,简化和革新传统地面驱动设备才是提高有杆抽油系统效率最直接经济有效的办法。为此 ,提出一种以永磁同步直线电动机为主体的直线电动机驱动抽油机系统。系统由平衡重、机架、初级、次级、控制器、钢丝绳滚轮等组成 ,5型抽油机需要的直线电动机的功率仅为 12kW ,可大幅度提高有杆抽油系统效率     

斜直井有杆抽油系统动态参数的三维预测模型

根据斜直井有杆抽油系统的工作特点，提出了描述抽油杆、油管和液柱运动的偏微分方程，即预测有杆抽油系统动态参数的三维模型。这个改进模型综合考虑了抽油杆、油管、液体的轴向振动及抽油杆与油管、抽油杆与波柱、油管与液柱之间的摩擦力。给出了预测模型的边界条件和初始条件，以及偏微分方程组数值计算的差分格式。这种三维预测模型可用于有杆抽油系统动态参数预测、诊断和优化设计。     

斜井有杆抽油系统动态参数预测模型隐式差分解

基于斜井抽油杆柱微元体受力分析．综合考虑井眼轨迹、抽油杆柱结构和井下摩擦力，建立了斜井有杆抽油系统工况预测数学模型．给出了预测模型的上下边界条件、初始条件、连续性条件与数学模型隐式差分格式。实例计算表明．这种基于隐式差分解的数学模型能够准确预测斜井有杆抽油系统动态参数。