聚驱井抽油泵排出阀阀罩过流阻力研究

聚合物驱开发原油过程中,由于流体黏度较高,抽油泵排出阀阀罩过流阻力通常较为显著,从而对抽油泵阀罩载荷分析及优化设计提出了挑战。但是,现有的阀罩过流阻力确定方法主要依赖于室内清水试验,与高黏流体性质差异较大,难以用于聚驱井阀罩过流阻力分析。因此,通过综合运用数值模拟及室内试验方法,分析了流体黏度、流量、阀罩开口宽度及开口长度等多种因素对阀罩过流阻力的影响,并构建适用于聚驱井的过流阻力经验计算公式,为聚驱井抽油泵阀罩的优化设计提供依据。研究结果表明:流体黏度及流量的增加均会导致阀罩过流阻力显著增大;而在满足强度要求的前提下,适当增加阀罩开口宽度及长度,可以有效降低阀罩过流阻力。研究结果可为油田提高采收率提供参考。     

抽油杆泵筒内流体压力变化规律

了解抽油泵筒内压力变化规律,有助于认识抽油泵在井下的工作状态,同时也有助于分析和计算抽油杆柱底部受力。利用井下抽油杆柱力学检测装置对抽油泵筒内的压力及其变化进行了实测。结果表明,抽油泵筒内的流体压力呈规律性变化。分析认为,抽油泵筒内的流体压力在上下冲程中的构成是不同的,下冲程的压力大于上冲程;下冲程固定阀完全关闭时泵筒内的流体压力达到最大值,上冲程游动阀完全关闭时泵筒内的流体压力达到最小值;泵阀的漏失对泵筒内的流体压力有一定的影响。分析还表明,在井筒内的流体阻力占有相当大的比例。     

抽油泵泵阀运动规律的测试研究

作者介绍了在抽油泵试验台上对泵阀运动规律进行的观察和测试情况。以图表的形式表明了泵阀的运动规律与柱塞运动规律的变化关系。指出:抽油泵泵阀的运动不仅有上下直线运动,而且还有旋转运动。这对抽油泵泵阀的结构设计和材料选择有参考价值。     

抽油泵阀隙流理论研究与数值模拟分析

针对我国油田抽油机井系统效率低和能耗大的问题,首先对进油阀的结构、开启程度、流量系数、流体过阀流动形态划分及阀球直径进行计算分析,确定进油阀球直径为38. 1mm。然后建立了抽油泵进油阀实体模型和流体域模型,结合有限元仿真技术,对抽油泵阀隙流进行了数值模拟,分析了流量、液体黏度和密度等因素对液体过阀流动规律的影响,采用二元线性回归方法得出进油阀流量系数与雷诺数、泵阀开启程度的函数关系。研究结果表明:进油阀球室越高,开启程度越大,流体阻力压降损失越小,但当泵阀开启程度大于0. 8时,对流体过阀流动性能的影响很小,因此球室高度只需限制开启程度略大于0. 8即可,即球室高度不小于阀球直径的1. 25倍。研究结果可进一步推动抽油泵泄漏理论的研究,也可为抽油泵的结构改进和效率提高提供理论依据。     

抽油泵环形泵阀设计方法探讨

泵阀作为抽油泵的核心部件,其可靠性决定了抽油泵的工作性能,而环形泵阀作为一种新型抽油泵泵阀,其工作原理与传统型球阀具有较大差别,其设计有一定的难度。以混水泵的混水阀为例,计算环形混水泵阀的开启压差,从而分析影响环形泵阀开启的主要因素,为设计环形泵阀和分析采用环形泵阀的抽油泵工作状态提出依据。     

对国外抽油泵泵阀材料及工艺分析

通过对美国、苏联制造的4种抽油泵泵阀的分析研究,进一步掌握了国外泵阀的材料组织特性、化学成分、阀座密封口的加工工艺及精度,这对于我国抽油泵泵阀生产与应用具有一定参考价值。     

抽油泵阀开启压差的计算方法

正确地计算抽油泵阀的开启压差是分析抽油泵工作性能与优化抽油泵结构尺寸的基础。系统地分析了目前国内文献所介绍的几种抽油泵阀开启压差的计算方法，并指出了其中的不足。计算泵阀开启压差的关键是合理地计算泵阀阀球与阀座密封面上的液体压力，假设了这一密封面上液体压力沿密封弦是线性分布的，并推导出泵阀开启压差的计算公式。计算分析结果表明，抽油泵阀的开后压差只与抽油泵阀的结构和结构尺寸有关，而与泵的沉没压力和排出压力无关。     

抽油泵泵阀运动规律的新模型及计算机仿真

在阿道尔夫泵阀运动微分方程的基础上,研究了抽油泵泵阀的运动规律。为了解决阿道尔夫泵阀运动微分方程在泵阀开启初期的奇点问题,综合考虑了液体可压缩性、泵阀运动的魏氏效应对泵筒内液体连续流条件的影响以及泵阀运动的动力特性,建立了泵阀运动数学模型。同时,应用数值积分法建立了泵阀运动规律的仿真模型,并编写了泵阀运动的计算机仿真程序。室内台架模拟试验结果表明,建立的泵阀运动规律数学模型具有较高的仿真精度。     

高效抽油泵凡尔阻力实验研究

为了研究高效抽油泵中流体介质通过其凡尔的压降规律,利用室内实验装置,测量用不同浓度聚合物溶液配制成的粘度不同的实验介质在竖直条件下通过抽油泵的固定凡尔和游动凡尔时的压降,从而对相同条件下同一种泵的不同凡尔阻力、不同泵同一种凡尔阻力以及同一凡尔不同粘度下的阻力进行对比.结果表明,流体介质通过高效泵新型固定凡尔时所产生的压...     

表面处理工艺在抽油泵泵阀上的应用

通过对抽油泵泵阀工况和使用现状的分析,认为解决泵阀的腐蚀磨损问题可从选用耐蚀耐磨的新材料,和对原来材料进行表面防护处理两个方面来实施。文中简述了几种不同的表面处理工艺在解决泵阀腐蚀磨损问题方面的可能性。     

套管泵工作原理及应用中的有关问题

套管泵由压力检测装置、减速装置和密封皮碗等组成。将泵投入油井套管中，靠泵自重下落，由减速装置调节下落速度。当泵落入液面以下预定深度后，由于井内压力增加推动活塞上行关闭阀门，在泵上、下压差作用下将泵和泵上液柱举升到井口。应用套管泵时，应计算确定泵的最大举升液柱高度、实际举升液柱高度、活塞行程和流道阻力。通过控制活塞行程及泵内流道阻力，从而控制泵举升液柱的高度和泵的运行速度，取得理想的举升效果。     

流动改进剂对抽油机井内含水原油流动规律影响的研究

拟乳状液流动是石油开采和油气集输过程中新的流动现象,该流动与常规油气水混合物流动相比,可以大大降低管流沿程阻力、局部阻力,提高抽油机泵效。通过开展抽油泵泵筒凡尔、抽油泵柱塞凡尔、抽油泵筛管对不同含水、不同改进剂浓度的含水原油流动阻力试验,得到了含水原油加入流动改进剂后的转相点,流动改进剂的最佳使用浓度为0.2mL/L。     

见聚井有杆抽油泵柱塞下行阻力

根据抽油泵柱塞的组成结构,柱塞的下行阻力主要来自于井液过游动阀摩阻、井液过柱塞中心管道的摩阻、柱塞与泵筒摩阻等几个方面。而传统计算模型未考虑柱塞结构,对下行阻力进行过度简化,且模型中的阻力系数均是以水为介质实验得到,不适用于稠油油藏聚驱井。为了明确稠油聚驱井生产条件、生产参数以及柱塞结构参数对柱塞下行阻力的影响规律,分别设计了柱塞中心管和游动阀与摩阻的敏感性实验以及柱塞泵筒间隙与摩阻的敏感性实验,回归得到针对稠油聚驱井抽油泵柱塞下行各元件摩阻的计算模型。结果表明,对于稠油聚驱井,阀球上升高度对过阀阻力基本无影响;柱塞中心管摩阻对柱塞下行阻力的影响不可忽略;聚驱井抽油泵柱塞下行阻力对柱塞与泵筒间隙摩阻的影响最敏感;最后,与矿场实验数据对比表明,该模型精度高于传统模型。     

自动锥形阀运动规律数学模型及仿真

针对阿道尔夫往复泵泵阀精确运动微分方程在泵阀开启瞬间存在奇点的不足,综合考虑液体可压缩性、魏氏效应、液体连续流条件及泵阀运动的动力特性,建立了描述往复泵自动锥形阀运动规律的精确运动微分方程。该方程是关于液缸内液体压力、泵阀升程与泵阀运动速度的一阶常微分方程组。应用数值计算方法建立了泵阀运动规律的仿真模型,通过仿真计算,可以直观地了解泵阀开启时的压力波动,解释产生奇点的原因。     

杆式泵泵筒内流体流动规律的数值模拟

针对杆式泵泵简内的流体流动问题,采用湍流模型的K-ε两方程模型和有限元方法,对在一个抽油循环中阀与活塞在几个特定的位置的流体流动进行了建模与计算,具体分析了处于阀道内和同心环状空间中的原油在上下冲程的运动规律。通过计算知,泵筒内流体的最大速度与入口端的初始流连基本满足线性关系,而最大流压与入口端的初始流速不满足线性关系,直径大的泵,其流压整体上要比直径小的泵要小,分析结果可为杆式泵的内部结构设计和几何参数的确定提供一定的参考依据。     

3DJ型注聚泵降解率偏高原因分析及泵阀改进

对 3DJ型注聚泵的结构分析表明 ,泵降解率偏高的主要原因 :一是泵的容积效率偏低 ,泵阀处流体存在回流现象 ;二是流体流道狭窄且流动过程中变向较多。为此 ,对泵阀做了如下改进 :一是在排出阀座上部增设 1道密封坡口 ,加 1道密封圈 ,防止高压泄漏 ;二是缩小泵阀过流面积且提高研磨技术要求 ;三是简化泵阀流道。试验表明 ,泵阀改进后 ,泵的容积效率可保持在90 %左右 ,降解率保持在 3%以下 ,单井年节约聚合物干粉价值 5 3万元以上     

基于Fluent的有杆泵固定阀流量系数模拟计算

有杆抽油泵固定阀的流量系数是评价阀流通性能的重要指标,也是计算阀流量的必需参数。目前还没有专门针对固定阀流量系数的实验与计算公式,利用Fluent软件对流体过阀过程进行了模拟,分析原油通过固定阀时内部流场的分布状况,以及流体参数(密度、黏度、速度)与阀球开启程度对整个过程的影响,得到不同开启程度下固定阀的流量系数曲线,为有杆泵流体进泵流量计算提供依据。     

钻井用节流阀抗冲蚀性能的实验评价

发生井喷事故时主要依靠节流阀来控制井内流体的流速,因而要求其具有较强的抗冲蚀能力,但目前的节流阀抗冲蚀能力评价大多都停留在有限元分析或流体流场模拟计算阶段,无实测数据,未进行定性、定量评价,给选型和使用都带来了较大的困难。为此,采取远程控制阀开启度调整实验压力和流体流速、氮气注入压力略高于实验压力来保证气体有效混入形成三相流体的实验思路,闭环模拟了不同流速、不同流体组分、不同压力条件下的井喷对孔板、圆柱和楔形3种节流阀的冲蚀情况。实验结果表明:①抗冲蚀能力依次为圆柱节流阀>楔形节流阀>孔板节流阀;②在实验压力范围内,楔形节流阀阀芯出现轻微蚀痕,下游短节发生单边冲蚀,抗冲蚀能力较弱;③当孔板节流阀开度约1/8时,实验泵压多次跌落回4 MPa,其阀芯后端受到严重冲蚀。进而依据实验结果,提出了改变楔形节流阀阀芯形状、优选材质、在孔板节流阀的阀芯侧面增加密封件等改进思路。结论认为,所形成的三相流体抗冲蚀评价方法可应用于类似结构节流阀的评价。     

大斜度井段低沉没度工况排采泵阀动力学特性

目前对于煤系地层天然气井所配套有杆泵泵阀动力特性的研究,主要是移植和借鉴常规油气井抽油泵泵阀的分析方法,多针对油气井开采较高的沉没度,并没有考虑低沉没度和大斜度工况下的泵阀动力学和水力摩阻等参数的影响,也没有揭示水平井泵阀顺利开启所需要的具体条件。为此,综合考虑低沉没度和大斜度等因素耦合的影响,推导造斜段泵阀随井液运动微分方程组,建立有杆泵井液流经泵阀阀隙水力摩阻数学模型,基于数值模拟的方法研究了水平井泵阀动力学、水力摩阻与临界沉没度。研究结果表明:①低沉没度和大斜度耦合作用下,增大冲程和冲次会提高造斜段泵阀阀球的升程、速度和加速度,缩短加速度趋向平缓所用的时间,并且水平井泵阀开启瞬间阀球会出现短暂的周期性波动;②受弹簧力与阀球重力的双重作用,水平井有杆泵的临界沉没度明显低于直井工况且固定阀球伴随弹簧快速复位,这有利于顺利开启水平井的游动阀球和固定阀球并提高泵效;③增大冲程、冲次和泵径会使水平井有杆泵井液流经泵阀水力摩阻及其临界沉没度变大,并且增大冲程更有利于提高低流速井液入泵流速,但同时也会显著地提高临界沉没度。结论认为,该研究成果对于保障煤系地层天然气井连续稳定排采和提高有杆泵的可靠性都具有重要的参考意义。     

旁通阀液力反馈抽油泵研究及应用

在稠油井以及偏磨井,由于抽油杆工作条件恶劣,在上冲程时抽油杆的拉应力增加; 而下冲程时阻力大,抽油杆柱的中和点之下处于受压状态,存在交变载荷,造成泵效低、杆管偏磨严重。通过分析井下抽油设备受力状态,对常规抽油泵结构进行了创新和改进,研制了一种旁通阀液力反馈抽油泵。该泵型采用液力反馈技术,为杆柱下行提供动力,克服稠油井、偏磨井井中杆柱下行摩阻,避免下行杆柱弯曲,同时提高泵的充满度,延长有杆泵系统的正常生产周期。泵阀采用弹簧复位球阀,柱塞两端设计防砂结构,适用于斜井、稠油井,并提高了泵效。