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    地面驅動螺桿泵的采油系統效率

    興東高溫油泵 發布時間:2016-07-08

    地面驅動螺桿泵采油是20世紀80年代發展起來的一種機械采油技術。3G螺桿泵兼有離心泵液流平穩和容積泵的特點,其采油工藝具有一次性投資小、能耗低、地面設備簡單、運行平穩等特點?;谶@些優勢和特點,地面驅動螺桿泵采油工藝在油田廣泛的應用。由于地面驅動螺桿泵采油現場應用時間較短,經常出現因螺桿泵泵型的選擇及其他工作參數不匹配等問題,致使設備和油井生產能力得不到充分發揮,造成資源的浪費。筆者為了解決這些問題,進行了地面驅動螺桿泵采油系統優化設計的研究。

    不銹鋼螺桿泵工作特性是地面驅動螺桿泵工作參數的理論依據,俄羅斯水力機械院的學者通過室內試驗數據整理出了保溫螺桿泵的容積效率與泵工作壓力、轉子轉速、介質粘度的關系式。根據這些關系式,研究中   先采用正交計算的方法,定量得分析泵工作壓力、轉子轉速對螺桿泵容積效率的影響程度。利用其他學者建立的經驗公式,筆者對螺桿泵工作特性進行了數值模擬,繪制出了GLB120,GLB500兩種型號螺桿泵的工作特性曲線。

    功率與輸入功率的比值即為采油系統的系統效率。系統效率計算的基本步驟為以下泵處為目標節點,通過多相管流計算求得泵的工作壓差,然后逐步求得螺桿泵轉速、抽油桿軸向扭矩、光桿功率以及功率和輸入功率。本研究整理出針對某口油井提出四種工作參數方案:①指定設計產液量、泵的型號,要求確定合理的下泵、泵轉速;②只給定泵的設計產液量,確定合理的泵型號、下泵、泵轉速;③指定泵的型號,要求確定油井合理的產液量、泵轉速、下泵;④根據油井產能,自行選擇泵型,確定其合理的下泵、泵轉速,   終目標是使系統效率達到   大值,以提   耗利用率。

    單螺桿泵工作時,抽油桿會出現縱向振動、扭轉振動、橫向振動。筆者分別根據抽油桿軸向力平衡、軸向力矩平衡、離心力與恢復力的平衡,建立了描述這三種振動的數學模型,并假設了邊界條件,采取了有限差分方法和數學物理方法得出了三種數學模型的數值解和解析解。

    斜井較直井的井身結構及受力情況   為復雜,井身井斜和方位一般都有   的變化。抽油桿柱在重力作用下,躺在油管內壁下側,   加容易與油管壁接觸而發生偏磨。數千米的抽油桿在井筒中具有彈塑性,抽油桿與油管壁碰撞屬于非線性動力學的問題,因此在研究中選用有限元方法對問題進行求解。該方法   先將抽油桿剖分成多個單元,在局部坐標系內用單元節點位移向量來表示桿單元各截面的軸向位移以及y,z方向上的撓度,得出單元勢能與單元節點位移向量的關系式,再根據達朗伯原理建立了單元動力學方程??紤]到油管對抽油桿的約束,桿管碰撞時還需要采用沖量定理對動力學方程進行修正。將各單元的剛度矩陣及節點力向量裝配成整體剛度矩陣和整體載荷向量,可求解出各節點不同方向上的位移,使抽油桿柱與油管的偏磨點得以預測。預測結果對扶正器的安裝具有指導性意義。

    根據所做的分析研究,筆者在Visualstudio2008的環境下編制了“地面驅動三螺桿泵采油優化設計系統”的程序。實例計算結果表明,該軟件能夠進行高粘度螺桿泵工況測試、系統工作參數、扶正器位置計算。

     

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