抽油机井井下故障工况仿真数学模型的研究(下)

从泵示功图入手,研究了漏失故障工况下抽油泵的运动规律,包括固定阀漏失、游动阀漏失和柱塞脱出工作筒三种工况,并建立了数学模型,对抽油机井系统在该故障下运行状况进行了理论探讨,通过仿真结果与实测结果对比,可看出仿真结果基本能够反映出抽油机井在各种故障工况下的特征。可运用给出的仿真数学模型编制成仿真软件,来实现对抽油机井在各种工况下的运动规律的研究。     

直线电机往复泵采油技术研究与试验

进行了直线电机往复泵配套直线电机的选型分析,确定电机主要运行指标技术要求,完成电机高压密封及配套抽油泵的设计。针对采油系统的工作特点,开发了工况监测系统,通过对运行电流、功率的监测实现电机运行状况的分析,同时设计了井下电机的温度监测系统,通过监测电机初级线圈温度实现对电机的保护。通过电参数监测实现采油系统工况的监测与分析。对直线电机采油系统进行了室内性能测试,在地面试验井内测试整套系统的运行可靠性。测试结果显示电机拉力达到20.8 k N,承压达到25 MPa,在地面试验井内正常运转500 h。开展了3口井现场试验,最大井深1 659 m,最小液量2.33 m3/d,试验后平均系统效率24.6%,节电率达到29.0%,电机温度及系统工况监测工作正常,远程能够对电机生产参数进行调节。     

旋转防喷器动态模拟试验台架研制

为进行旋转防喷器的性能测试、检修和新产品研发,研制了旋转防喷器动态模拟试验台架。该试验台架主要由机械传动系统、液压系统、电气控制系统、数据采集和处理系统、远程监控系统组成。室内试验表明,能够按照国家标准GB/T 25430—2010和API 16RCD规定进行旋转防喷器在各种工况条件下的动态模拟试验。利用该试验台架,不仅可以检验旋转防喷器的可靠性,同时为开展新型旋转防喷器研发提供试验依据。     

油气管道SCADA软件工业试验测试评价方法

我国油气管道数据采集与监控系统(SCADA)在用软件多为国外产品,为了保障国家油气能源输送安全,中国石油北京油气调控中心在"十二五"期间自主研发了一款国产SCADA软件——PCS管道控制系统(以下简称PCS)。为了确保PCS软件功能完备、运行稳定可靠,在开展PCS软件工业试验前,对其测试评价方法进行了先行研究。基于SCADA软件特点和软件测试相关国家标准,研究制订了一种油气管道SCADA软件工业试验测试评价方法,形成了中国石油企业标准,并编制了PCS软件工业试验测试评价方案,针对PCS软件的功能性、可靠性、易用性、效率、可维护性和可移植性等6个方面进行了测试,并对其结果进行了度量分级评价。结论认为:PCS软件已达到确认产品水平,测试评价方法具有实用性;所制订的测试评价方法填补了国内油气管道SCADA软件工业试验测试评价的技术空白,具有十分重要的实践意义,为后续的SCADA工业试验及SCADA软件测试评价提供了技术指导和标准依据。     

基于SPS的输油管道工艺分析

介绍了某输油管道系统的构成,分别采用公式法、HYSYS软件和SPS软件对管输系统的稳态工况进行了模拟,模拟结果显示公式法和HYSYS软件的稳态计算结果偏小,因此,在实际工程中若采用公式法和HYSYS软件计算稳态工况,计算结果应适当考虑一定裕量。由于公式法和HYSYS软件均无法实现瞬态工况的模拟,推荐采用SPS软件对管输系统瞬态工况进行模拟,根据管输系统在非正常工况下最高运行压力,最终确定合适的设计压力,保证管道的安全性和可靠性。     

简析TMS428的采集站加电功能及相关故障的解决方法

TMS428是Sercel公司提供的专门用于428XL地面电子设备的测试系统。全面了解测试设备的功能,并借助于相应的测试手段,能够更好地提高维修设备的质量与效率。本文主要对TMS428检测FDU-428过程中的Look功能进行介绍,并对执行该功能遇到的故障现象进行分析,提出了解决故障的思路。     

防喷器承压起下钻模拟试验装置研制

为了研究防喷器在井筒带压起下钻作业工况下的密封性能,研制了防喷器承压起下钻模拟试验装置。包括能够模拟35 MPa带压环境的井口系统和起下钻速度达到600 mm/s的起升装置。此试验装置可用于防喷器的性能试验和密封胶芯的可靠性研究。介绍了该试验装置的井口系统、液控系统、电控系统的设计原理。试验结果表明:该装置能够满足防喷器的承压起下钻试验要求。     

离心泵性能测试装置及其配套微机测控系统

为测试离心泵性能，研制了测试装置及与其配套的微机测控系统－微机参数采集与控制系统。简述了测试装置的组成及工作原理，详述了测控系统的参数测量原理及测试软件的组成与功能。测控系统能够实现自动调节泵工况、自动采集泵的各种参数以及自动计算泵高效点的特性参数和绘制泵特性曲线，提高了离心泵性能测试的自动化程度。系统软件界面美观、功能强大、采集速度高，具有较高的准确性和可靠性。     

深水高压模拟试验舱的研制与应用

为了模拟钻采装备的深水高压工作环境,并对水下装备的承压性能、密封性能、动作(功能)性能、安全性和可靠性等进行系统性试验与研究,研制了深水高压模拟试验舱。该试验舱采用集成法兰,将水压、液压、电源、信息、监控和测试等集于一体,便于统一管理,集成控制,同时减少高压舱的开口数量,提高可靠性和操作性;可对水下装备同时进行内、外水压试验和功能(动作)试验,可同时进行监控、测试和数据采集等。通过不同产品的深水高压模拟试验,证明了高压舱可模拟0~3 500 m水深的压力环境,能够满足深水环境下石油钻采装备的试验与检测。研制的深水高压模拟试验舱是一种安全可靠的多功能、综合性试验平台,可为水下装备的试验研究提供支持与评价。     

一种板式冷凝器性能测试系统的开发应用

以热力学理论为基础,结合先进的测控技术,开发了一套板式冷凝器测试系统,自行设计制作了采集软件,该测试系统能够对板式冷凝器相关参数进行测试,对数据实现显示和处理,还可通过软件对测试现场进行控制。     

水平井分段压裂模拟试验装置研制

通过对水平井分段压裂工艺的优化,设计了水平井分段压裂模拟试验装置,该装置主要由钻进试验机、试验井筒、模拟压裂槽、循环过滤系统及测控系统等5部分组成,经测试能够满足水平井分段压裂模拟试验需求,可用于水平井分段压裂工艺技术成熟度、工具可靠性和稳定性等性能指标进行检验。     

多相管流模拟软件MPF与OLGA和LedaFlow预测能力对比

为了对比国产化软件MPF与成熟商业软件OLGA和LedaFlow在多相流稳态、瞬态工况方面的预测能力,采用这3个软件模拟了不同生产工况下油气水管输稳态工况和严重段塞流瞬态工况,横向对比了3个软件在温度、压力、速度、持液率、段塞周期及液塞长度等方面的计算结果差异。结果表明：稳态工况下,3个软件水力计算结果与现场数据相对误差绝对值均在3%以内,MPF和LedaFlow热力计算模型能够精确到每一相,二者计算结果更为接近;气液相速度方面,MPF对水力段塞流形成过程的处理更符合实际物理过程。严重段塞流瞬态工况下,3个软件的持液率波动位置及频率变化较为吻合,MPF与OLGA预测的波动周期相差很小。由于MPF对严重段塞流模型进行了简化处理,故其对立管底部压力、最大液塞长度计算结果均高于OLGA和LedaFlow的计算结果,且其对立管底部气相速度波动的预测不够准确。建议后续研究中进一步完善MPF中的段塞流等模型,结合测试更新,全方位提升MPF的预测功能及可靠性。     

高压射孔测试管柱力学行为仿真

在高压深井中,测试管柱的损坏成为油气井测试失败的主要原因之一。管柱在下端受压会发生螺旋屈曲,受力变形比较复杂,难以应用理论公式直接进行准确的计算,无法正确反映井下复杂的实际情况。采用ABAQUS有限元分析软件建立中和点以下测试管柱三维仿真模型,综合考虑管柱轴向力、井壁摩擦力、内外压、管柱自身重力等影响因素,对其在不同危险工况下进行管柱力学行为模拟。形成了一套基于ABAQUS软件下研究测试管柱变形的分析方法,并在某地区A井的应用中取得了良好的效果。此方法能够真实地反映测试管柱的变形规律,可对深井勘探现场测试工作提供系统的技术指导。     

面向流体机械的智能故障诊断系统设计

流体机械广泛应用于石油机械类行业,对其进行状态监测、诊断维护具有重要的实用价值。以旋转式流体机械的典型故障特征为对象,利用LabVIEW软件和MATLAB软件,设计了一套适用于旋转式流体机械的智能故障诊断系统。该系统除了具有常见旋转式流体机械故障诊断中的信号采集与处理功能、动平衡人机交互功能外,为了提高系统的智能化水平,还设计了基于遗传算法优化的BP神经网络智能故障识别系统。基于多功能转子实验台的测试结果显示,该诊断系统在旋转式流体机械故障问题诊断中,具有良好的故障识别率和准确率。上述研究表明,该测试系统具有精度高、功能齐全、可移植性和拓展性强等特点,可以较好地适用于旋转式流体机械故障诊断科研实践工作。     

高温高压多相流体动态腐蚀速率测试装置

针对现有腐蚀试验测试与实际工况不符，腐蚀速率测试结果精度不高的难题，研制了高温高压多相流体动态腐蚀速率测试装置。根据试验测试过程中高温、高压、测试时间长及腐蚀流体逐渐消耗等特征，设计了多相流体动态腐蚀测试系统、安全保护系统、流体注入系统、流体排出系统、数据采集与监测系统，实现了测试过程中腐蚀流体的恒温恒压，有效提高了腐蚀速率的测试精度。试验结果表明，在试验周期3、7和14 d中，动态工况下9Cr钢材的腐蚀速率是其静态工况的1.6～3.2倍，电镜扫描发现，动态工况下钢材表面腐蚀产物更明显，酸洗后表面粗糙度增大。研究结果可为高温高压多相流体腐蚀工况管材优选提供指导。     

水下防喷器组控制系统深水模拟试验装置研制

防喷器组控制系统在深水环境的工作可靠性一直是海洋钻井业高度关注的问题。研制了用于水下防喷器组控制系统及其阀件功能测试和可靠性研究的深水模拟试验装置,包括模拟3 000m水深的大型高压舱,用于控制系统原理样机的深水模拟试验;模拟4 200m水深的小型高压舱,用于深水电磁阀和深水液压阀的深水功能试验和寿命试验。介绍了该试验装置的液控系统、电控系统、水下监控系统的设计原理。试验结果表明:该试验装置能够满足深水防喷器组控制系统的测试要求。     

钻井泵性能参数测试系统

介绍了结合现代高新技术与传统测试方法的钻井往复泵性能参数测试系统，以及对３ＮＢ－１３００Ｚ新型钻井泵进行全面系统测试的部分示例，该系统不仅可用于机械产品的静动态测试分析，同时还可用于设备的在线工况监测和故障诊断，以实现对设备的现代化管理；日前已由跨系统高层次专家鉴定委员会评审通过，获得一致好评。     

智能电气液控制系统在石油钻机上的应用

为解决石油钻机传统控制系统的控制管线现场铺设拆卸复杂、安装维护不便、生产效率低、安全可靠性差等问题,智能电气液控制系统选用先进的阀导阀控制元件,以PLC为核心,用继电器做备份冗余控制,通过程序实现钻机的各种逻辑控制功能,实时检测、显示各种钻井参数和状态并进行故障处理。可杜绝一系列误操作及设备失控事故的发生,大大提高了钻机的可靠性和安全性。智能电气液控制系统具有更高的可靠性、先进性和适应性等特点,反应速度快,安装方便快捷,容易操作和维护,能够适应石油钻机野外钻井作业工况的需要。     

注水井生产系统动态控制图研究

基于注水井工况类型特征及其与生产测试资料变化规律对应关系的研究,建立了能够反映配注量和配注压力关系的控制图模型,并开发配套的计算软件,该图版模型科学合理、适用性强,为注水井生产系统工况分析提供了更有效的手段。     

深水钻井隔水管伸缩装置动密封试验研究

为了验证深水钻井隔水管伸缩装置设计原理的正确性、补偿功能和密封性能的可靠性,采用1∶3隔水管伸缩装置原理样机对其动密封进行试验研究。阐述了原理样机的密封设计原理和试验内容,在对试验工况进行分析的基础上,形成了试验总成方案;设计了由动力系统、补偿系统、加压系统、密封驱动系统和连接架体组成的动密封试验装置。利用该试验装置成功开展了深水钻井隔水管伸缩装置原理样机的动密封试验,验证了其密封设计原理的正确性和密封可靠性。试验结果为成功研制深水钻井隔水管伸缩装置奠定了基础。