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免费文档下载/本文档下载自文库下载网,内容可能不完整,您可以点击以下网址继续阅读或下载:/doc/a82c8816cfc789eb172dc86d.html有杆泵系统优化设计技术的应用研究2001年第25卷石油大学学报(自然科学版)Vol.25No.2第2期JournaloftheUniversityofPetroleum,ChinaApr.2001文章编号:100025870(2001)0220026202有杆泵系统优化设计技术的应用研究刘一江1,刘军2(1.石油大学石油工程系,北京102200;2.,摘要:结合中原油田有杆泵采油生产的实际,、方法等优化设计技术进行了分析。结果表明,Rodstar。该方法可根据、,能定量地分析拟合,并能用于对整个有杆泵系统作定量的经济分析评价。模拟、模拟及分析的较为完善的技术。关键词:抽油机;有杆泵系统;优化设计;模拟中图分类号:TE355.5文献标识码:A1有杆泵系统优化设计技术的对比1.1电模拟法其优点是比较充分地考虑了有杆泵抽油系统中不同参数之间的相互联系、相互影响,能够从多组数据中优选出一组较好的组合。其局限性表现在:许多假设条件不符合实际且不够精确,无法保证设计精度;不适用于斜井及油稠、出砂严重、含气量过大、有自喷能力或供液不足等复杂情况的井;未考虑抽油杆因重力产生的伸长,以及液柱的瞬间动载荷和油管的伸长等;设计人员对程序设计干预的能力差;仅以产量为目标,其他均为约束条件,所以考虑的重点无法改变;设计原则(如长冲程,低冲次)无法更改。1.3RODSTAR方法Rodstar方法1是JohnG.Svinos根据多年现电模拟法是对生产中己经实施的大量有杆抽油生产系统的优秀设计数据进行统计汇总、分析、回归处理,再拟合、设计出新的有杆泵抽油生产系统的优化方法。其优点是:对与己经实施的优秀设计参数(包括油藏、井筒及地面设备参数)相近的新系统来说,设计参数可靠性较高;可以随时添加好的设计结果,剔除差的设计结果,不断修正和完善系统设计经验参数;被分析及回归的优秀设计井数越多,拟合出的新系统参数就越理想。其缺点是:与己经实施的设计参数相差较远时,新系统的参数设计不一/doc/a82c8816cfc789eb172dc86d.html定可靠,须经生产实践验证;缺乏创新性,如电模拟设计软件是根据常规泵挂参数而设计的,而要设计深抽井的系统参数或应用新的系统设备时,可能与实际生产状况相差甚远,须进行人工计算,并在生产实际中来验证、修改。1.2常规APIRP11L方法场和理论研究经验,对APIRP11L技术进行修改、完善后开发的计算机设计、模拟、诊断分析程序。该方法是以描述带粘滞阻尼杆柱动态的二阶偏微分波动方程为基础建立处理模型,根据抽油杆位置及载荷的连续性,给定边界条件,并考虑阻尼系数,建立位移位置、载荷位置与时间的函数关系式,以对系统进行求解计算。该方法是利用联立的波动方程组模拟、求解有惯性作用的杆管柱和油管内的液柱压力波,从而拟合整个有杆抽汲系统。然后改变有杆泵系统中的任一参数,再拟合该参数对整个系统的影响,从而进行系统工况参数的预测和模拟。其程序中采用有杆泵常规APIRP11L方法是在总结电模拟研究成果的基础上提出的,它包括无因次量表示的一系列图表和关系式。此法以后又经4次修改,并引入了波动方程分析方法。其设计原则是以产量为目标,在保证机、杆、泵等设施安全运行的前提下,获得最大产液量,使其在较高泵效、较高系统效率下工作。收稿日期:2000209212作者简介:刘一江(1963-),男(汉族),湖南新化人,高级工程师,在读硕士研究生,从事油田开发技术管理工作。第25卷第2期刘一江等:有杆泵系统优化设计技术的应用研究?27?系统当前的工作参数及动液面、产量、含水率、油套压等工况参数,根据Fetkovich或Vogel方法来确定IPR数据、泵吸入口压力、井底流压以及油层压力等。Rodstar方法比常规的APIRP11L法和电模拟法更为先进、准确,从对电量消耗到对系统效率、系统工况诊断等的模拟、优化,其操作程序形成一个简便易用的整体。优化设计程序见图1。2用Rodstar了优化设计,模拟分析了部分井的实际生产数据,包括产量波动/doc/a82c8816cfc789eb172dc86d.html、计量误差、资料录取误差以及人为压产等因素在内的数据,如表1所示。表1中原油田部分抽油井工作参数优化设计结果作业前作业后产液量Q/t井泵径泵深日产日产压降日产日产压降示功含水含水预测实际号d/mmH/m液量油量幅度液量油量幅度图测率/%率/%值值qo/tqo/tQ/t/%Q/t/%量值1234567891011121314151638383844443857324444324438383832300030802700240026002832236031502650264032002950310032703300316022.46.310.923.822.018.926.96.77.04.06314418567667420826765427654431515254525352525252525352535453525.66.511.622.734.123.837.77.424.94.60.08.15.176235894777278361007339664780478659075355095657525457065756597905716183440306010504010652637151816.842.025.046.06.630.031.05.246.030.032.05.714.031.05.4泵口压力p/MPa光杆载荷F/kN抽油杆/doc/a82c8816cfc789eb172dc86d.html应力等级系数f/%示功图显示泵工况正常气体影响正常正常气体影响正常正常液体撞击正常正常凡尔漏失底部碰泵凡尔漏失正常气体影响正常8.5002.000160.04135.61116.87113.67127.64146.78156.15135.61118.46128.83134.22169.91146.52144.60166.82143.89HSHSDDDHSHSDHSHSDHSDHSHSD63888166911009310032539249133559211515.011.18431.014.28841.911.00028.082.09.00.4004.0004.00042.414.00052.010.84718.027.012.314.07.0005.0000.3151.40051.317.41834.014.00026.412.014.911.02.239.713.425.013.03.211.311.012.111.0表中给出的实际值、示功图测量值、产液量、泵口压力、光杆载荷、抽油杆的应力系数以及示功图显示泵工况等参数值是油井开井生产较长一段时间后的数据。为了便于现场采油工程技术人员参考,而取含有产量波动、计量误差、资料录取误差以及人为压产等因素的第一手生产数据。对这些数据用软件进行处理后,可以找出产生误差的原因。消除掉这些因素后,优化设计和模拟分析结果与实际工况的吻合率可以达到95%以上。尤其是对于超深抽油井的设计和分析有重要价值。从表中可以看出,用该方法处理有杆泵系统及进行优化设计、模拟分析时,可以很好地完成以下几项主要工作:(1)将实测示功图、油井生产信息记录和对应的机、杆、泵、管等参/doc/a82c8816cfc789eb172dc86d.html数输入程序后,可以分析拟合示功图,校核泵吸入口压力,找准动液面;根据油井目前的生产状况、井底流压变化幅度和流入动态曲线图中液量及油量曲线斜率来分析和判定油井提液潜力。当前产量和井底流压越低,IPR图中油的曲线越平缓,说明油井的提液、增产潜力越大,应该用增大工作参数的方式来进行生产。例如,表中5,7,10,11,12,13,15号井施工后的液量和产油量都有不同程度的提高。(2)分析系统设备工况,提供更换设备的依据,包括电机功率适配、抽油机超载及超扭矩、抽油杆承(下转第30页)?30?石油大学学报(自然科学版)2001年4月筛管外径的变化不太大,而锥形流模型则相对变化比较明显。这是由于Yildiz模型没有考虑非达西流压降,而锥形流模型式(10)中第二项表示了非达西流的压降,筛管外半径Rso通过锥底面半径R的变化对压降会造成影响。图3给出不同孔径和孔密度下压降随流量的变化关系曲线。由图看出,压降与流量不是线性关系。这是因为锥形流模型考虑了非达西流的影响。从图中还可以看出,在孔径为11mm和孔密度为m-1的情况下,、射孔孔径。3结论(1)油井产量、射孔孔径及孔密度是影响筛套环空中砾石层压降的重要因素。在计算砾石充填井筛套环空砾石层中流体的压降时,单向流或径向流是不合理的),且计算结果()。参考文献:1HARUNAtes,KELKARMG.Two2phasepressuredroppredictionsacrossgravelpackJ.SPE37512,1997.2OYENEYINMB.OptimumgravelsizingforeffectivesandcontrolJ.SPE24801,1992.3YILDIZT,LANGLINAISJP.Calculationofpressure://doc/a82c8816cfc789eb172dc86d.htmlrlossesacrossgravelpacksJ.SPE17167,1988.4YILDIZT,LANGLINAISJP.PressurelossesacrossgravelpacksJ.JournalofPetroleumScienceandEngi2neering,1991,(6):201-211.5王鸿勋,张琪,等.采油工艺原理(修订本)M.北京:石油工业出版社,1986.5-6.图3不同孔径及孔密度下压降与流量的关系(责任编辑陈淑娴)(上接第27页)载应力强度、是否承受压应力以及泵柱塞实际行程大小、冲程损失大小、是否超行程等情况。例如,表中12,15,16号井生产一段时间后,由于地层能量的变化,抽油机已超载,应采取降载措施或更换抽油机;6,8,13,16号井,尤其是13,16号井生产一段时间后,应更换强度较高的抽油杆或换用泵径及冲次较小的抽油机进行生产。对杆柱承载应力进行计算和分析,可以避免系统中抽油杆承压和泵柱塞行程超值运行,对于玻璃钢抽油杆更有实际意义。(3)便于对整个系统作经济分析评价。以油井产量为首选目标进行抽油杆、减速箱载荷优化设计,以及对实际电费消耗进行计算,从而使系统效率、杆载荷和抽油机尺寸协调匹配,设计出最佳、最经济的有杆抽汲系统。(4)模拟液面撞击和井被抽空时发生的情况。在当前生产参数和工况下,把动液面设定在泵吸入口附近,模拟有杆泵抽油生产系统,即可知道井被抽空时的设备运行状况及油井的生产情况。参考文献:1(美)KE布朗.升举法采油工艺流程M.北京:石油工业出版社,1987.2万仁傅,罗英俊.采油技术手册(修订本),第四分册M.北京:石油工业出版社,1998.3吴则中,李景文,等.有杆抽油设备与技术M.北京:石油工业出版社,1994.4/doc/a82c8816cfc789eb172dc86d.htmlHB布雷德利.石油工程手册M.张百年,等译.北抽油杆京:石油工业出版社,1996.5杨国圣,等.再谈有杆泵抽油系统的优选设计J.石油钻采工艺,1990,(1).(责任编辑陈淑娴)Vol.25No.2JournaloftheUniversityofPetroleum,China(EditionofNaturalScience)Apr.2001?applicationresultofthismethodshowsthatithassuchadvantagesofhighexactness,self2adaptabilityandself2organiza2tion.Fortheusersconvenience,thesoftwareofpredictionhasbeenprogrammed.Thefieldapplicationofthesoftwareshowsgoodeffects.Keywords:reservoirsensitivity;formationdamage;neuralnetwork;predictionAboutthefirstauthor:DONGShu2li,male,obtainedMSdegreefromXianPetroleum1998.NowheisaPh.Dcandidateandmajorsinformationdamagecontrolinthe,(Beijing:102200).CHENDe2chun,ZHANGQi,ZHANGSong2tingMODELFORLIFTINGTECHNIQUESOFIMPROVINGFCHEMICALAGENT/2001,25(2):2225Withrespecttotheoilflowinginwellbore,/doc/a82c8816cfc789eb172dc86d.htmlcalculatingmodelsforliftingtechniquesbymixingchemicalagentinhollowrodorofrodpumpingwellsaredevelopedwiththenodalsystemanalysismethod.Themodelsareusedtostudytheconditionsforimprovingthefluidflowability.Theexperimentalresultsshowthatthechemicala2gentMmixedwithheavyoilinwellborecangreatlyimprovetheflowabilityofheavyoil.Themechanicalconditionsofthesuck2rodbyemulsificationandthermalmechanismofagentMcanbeimproved.AcertaininjectingtemperatureisnecessaryatthebeginningofinjectingthechemicalagentM.Keywords:artificiallift;pumpingwell;fluidflow;chemicalagent;viscosityreduction;mathematicalmodelAboutthefirstauthor:CHENDe2chun,male,lecturer,obtainedMSdegreefromtheUniversityofPetroleumin1998.NowheworksonpetroleumexploitationengineeringattheDepartmentofPetroleumEngineeringintheUniver2sityofPetroleum,China(Dongying:257061).LIUYi2jiangandLIUJun/APPLICATIONOFOPTIMIZATIONDESIGNTECHNIQUESTOSUCKERRO/doc/a82c8816cfc789eb172dc86d.htmlDPUMPINGSYSTEM/2001,25(2):2627Theelectricanalogmethod,generalAPIRP11L,andRodstarmethodfordesigningandsimulatingthestateofpumpingunitsystemareanalyzedandcompared.Rodstarmethodcancompletelysimulatepumpingunitsystemoperationinanyactualcase.Accordingtothecurrentoperatingparametersofawell,suchasproductionstate,IPRcurve,Rodstarmethodcanbeusedtoanalyzeanddeterminewhetherthewellisabletoincreaseproduction.Thismethodcanalsobeusedtoanalyzequantitativelythestateofequipmentsinthesystem,simulatefluidpoundandpumpoff,andevaluateallthepumpingsystemeconomically.Uptonow,Rodstarmethodisthebesttoolfordesigning,simulatingandanalyzingthepumpingsystem.Keywords:pumpingunit;suckerrodpumpingsystem;optimumdesign;simulationAboutthefirstauthor:LIUYi2jiang,male,seniorengineer,graduatedfromJianghanPetroleumInstitutein1984.NowheisapostgraduateandengagedinpetroleumproductionengineeringintheUniversityofPetroleuhttp:/www.wenkuxiazai

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