液压反馈自封高效节能柱塞泵的研究与应用

针对目前采用的柱塞泵摩阻大、漏失大、寿命短等问题，提出了一种新型液压反馈高效节能自封柱塞泵（HSP）。该泵的柱塞芯由中部开有若干个径向槽孔的金属管制成，柱塞上装有一个弹性伸缩套，套在中心筛管柱塞芯上，在弹性伸缩套外面套有若干个耐磨的密封环。上行程时柱塞内部的流体压力作用到胶套内表面上使之向外膨胀，使密封环始终压在泵筒内壁上，形成良好的密封；下行程时弹性伸缩套恢复原状，柱塞和泵筒之间产生间隙。通过有限元力学分析，证明该泵克服了常规柱塞泵摩阻大、效率低、寿命短等不足。室内试验表明该泵实现了下行“无”摩阻，上行自封“无”漏失，专用耐磨环实现了长寿命的目的。现场试验表明，在供液条件充足的情况下，该泵泵效达到60%~80%，可高效节能连续工作2 年以上。     

南海北部深水浅层天然气水合物储层力学特性试验及强度准则建立

我国南海北部海域蕴藏有丰富的天然气水合物(以下简称水合物)资源,但目前针对水合物储层的力学特性研究较少,也缺乏相应的储层强度判定准则。通过模拟我国南海北部水合物储层的地质条件,根据浅部地层特点制作黏土质粉砂岩水合物储层岩样,进行了不同天然气水合物饱和度、有效围压条件下的三轴力学试验,结果表明:水合物储层的抗压峰值强度随水合物饱和度增加而增加,但水合物饱和度对岩样的刚度和泊松比影响不明显;水合物储层的抗压峰值强度和弹性模量随有效围压增大而线性增大,但增加幅度逐渐减小,而泊松比受有效围压影响没有明确的函数关系;黏土质粉砂岩水合物储层应力-应变曲线无明显的压密阶段和抗压峰值强度,弹性阶段较短,屈服阶段较长,表现出明显的应变硬化特征。根据试验结果建立了适用于南海北部的黏土质粉砂岩水合物储层强度准则,可计算不同有效围压、水合物饱和度情况下的储层内聚力,进而预测不同条件下的储层抗压强度,从而为我国南海北部水合物储层勘探开发过程中地层力学稳定对策的制定奠定理论基础。     

液压自封不漏失抽油泵的研制与应用

针对常规柱塞泵采油过程中存在易磨损、漏失大、卡泵等问题,研发并推广应用了液压自封不漏失抽油泵,从结构原理、室内试验和现场实施效果等方面总结了该泵的特点.该技术利用液压自封原理的设计思路,采用新的复合密封和多级扶正的方式,解决了胶套溶胀导致卡泵的问题,实现了深井有杆柱塞泵不漏失、摩阻低.室内试验不漏失,泵效高达96%;现场应用效果显著,可延长检泵周期260 d,提高泵效20%.解决了含聚、出砂、稠油、低产等复杂条件采油工艺技术难题.     

聚能等流度高效驱油新方法研究

对于非均质多油层油藏,现有开采理论和技术难以大幅度挖掘难采及滞留的剩余油,提出了同步聚能等流度调控大幅度提高采收率的新方法和驱油机理.通过等流度设计,实现了非均质层内的分流、聚能、聚流过程,达到大幅度驱油节能、节约注入水、减少注剂、降低投资、高效挖掘难采剩余油及大幅度提高采收率和开采效益的目的.数值模拟研究和对岩心渗透率为0.1～3.0μm²的非均质油层室内实验表明,水驱后聚能等流度驱油均获得较好效果,大幅度减少了注剂量、提高了驱油效率和采收率(60%～80%).现场试验分析表明,该方法能大幅度提高采收率.     

利用分层测压技术判断高压注水层破裂方法

在分析地应力与地层破裂压力关系的基础上,推导和研究和注水压力与地层注动压力的关系式,给出了井底流动压力与地层破裂压力的关系式,由此 建立了井口注水压力与地层破裂压力之间的关系式。提出了一种高压注水井分层测井层压力恢复的新方法,该方法管柱功能强,测压井下关井,分层流量直接测试不用迭加法,测试精度高,操作方便。应用该方法进行高压注水层地层破裂的测试,分析了破裂地层试井曲线特征。对地层破裂在曲线上表现的特征进行了理论分析和验证。现场应已见到了很好的效果。实测解释结果表明,该方法切实可行,判断符合率高,为高压注水井提供了压力上限控制的依据。     

水平井分段压裂簇间应力作用分析北大核心CSCD

水平井分段压裂是开发页岩气、致密气等非常规油气藏的重要技术措施,而缝间应力干扰的存在使得裂缝的延伸和形态异常复杂,如何确定合理的射孔簇间距成为当前亟待解决的问题。基于断裂力学和流体力学基本理论,建立了水平井分段压裂多簇同步扩展流固耦合模型,分析了储层特性和压裂施工参数对缝间应力干扰程度以及多裂缝扩展的影响规律。模拟计算表明:每条张开裂缝都会对邻近裂缝产生一附加应力场,在其作用下各射孔簇裂缝形态和扩展路径发生明显变化,特别是内侧裂缝由于受两侧裂缝诱导应力的叠加作用,裂缝发育受到强烈的抑制;射孔簇间距、弹性模量、压裂液排量和黏度等对各簇裂缝形态影响显著,而射孔密度的影响较小。现场应用表明,本文所建水平井分段压裂多簇同步扩展流固耦合模型对水平井分段压裂设计及工艺参数优化具有较好的指导意义。     

柔性三次平衡正扭矩抽油机设计及性能分析

针对现有抽油机减速箱动力输出轴存在净扭矩负值的问题,设计了柔性三次平衡正扭矩抽油机,运用解析法建立了位移、速度、加速度以及动力学特性的相关数学模型,并结合实例进行了运动学及动力学分析.结果表明:该抽油机悬点加速度正向最大值为0.2828m/s2,负向最大值为-0.2155 m/s2,运动性能良好;净扭矩最小值达到4966 N,最大值仅为常规游梁抽油机的73.99％,不但显著提高了系统效率,还改善了减速箱齿轮的受力状况.柔性三次平衡正扭矩抽油机结构设计合理,节能效果显著,使用寿命长.     

抽油机井振动载荷对杆管偏磨的影响研究

建立有杆泵杆柱振动力学偏微分方程并求解和分析,研制了可测出抽油杆工作过程中瞬时受力状况的测试仪器,进行了现场测试,获得了抽油杆不同部位受拉压和侧向力的周期性变化曲线,发现了振动载荷由下至上逐步增大的规律。当轴向压力增大到一定程度时,杆柱将屈曲变形,增加径向接触力,会使杆管偏磨的程度增加,为抽油机井杆管防偏磨提供了依据。通过采取合理加重、优化参数等技术措施,使杆柱受力中和点下移或减轻振动影响,措施在不同油田的几千口井上实施后见到了下移中和点、减小振动载荷、延长检泵周期的明显效果。     

柔性倍程抽油机动力特性模型和参数优化

针对常规游梁式抽油机存在能量传递环节多、能耗大、体积大等问题,大庆等多家油田已研发和申报柔性倍程抽油机专利。根据该抽油机运动的特点,研究了其动力学特性数学模型和结构参数的优化。建立了相应的运动和动力分析方程,讨论了抽油机悬点的位移、速度、加速度、平衡重、减速器扭矩和电机功率的变化规律,并利用正交优化的方法进行了结构参数的优化。与原有机型相比,优化后的设备最大扭矩和最大功率分别降低了10.5%和26.5%,改善了设备性能和运行状况,使之更适用于油田生产。     

正扭矩抽油机的特征及研究现状

抽油机的发展已有百余年的历史,但各种类型的抽油机平衡后都存在负扭矩的问题,该问题一直是制约抽油机向高效率、高可靠性发展的瓶颈。本文剖析了负扭矩存在的原因,并研究了正扭矩理论技术,本课题组经过多年攻关研制了几种类型的正扭矩柔性抽油机,已应用于现场,见到了良好的效果,为抽油机步入正扭矩时代奠定了基础。