柱塞泵柔性抽油系統(tǒng)的研究.pdf

1、具有百年歷史的柱塞泵抽油機井系統(tǒng)占世界油田油井數(shù)的75％,仍存在功率扭矩波動大、能耗大、效率低、投資大等問題,不符合國家節(jié)能降耗、提高開采水平的要求。本文依據(jù)國家能源法節(jié)能降投資的要求,針對游梁式抽油機井系統(tǒng)存在的問題,在理論分析的基礎上,以系統(tǒng)減載、提高系統(tǒng)子環(huán)節(jié)效率和結(jié)構(gòu)優(yōu)化為指導,研制完成了柱塞泵柔性抽油系統(tǒng)。主要包括地面柔性抽油機、無間隙液壓井口密封裝置、井底的無間隙液壓自封柱塞泵、柔性抽油桿和柔性傳遞裝置,實現(xiàn)了以下五個方面的

2、突破,提高了系統(tǒng)效率及油田開采價值。主要研究內(nèi)容包括：
　　 ⑴創(chuàng)新研制了柔性抽油機,用柔性系統(tǒng)代替剛性,以輕型柔性繩為主線,代替原剛性能量傳遞結(jié)構(gòu),大幅度減少能量傳遞環(huán)節(jié)、降低能量損失,同時帶動1-8口井生產(chǎn)。結(jié)合柔性抽油機結(jié)構(gòu)和工作原理,建立了主要機型的運動學和動力學的數(shù)學模型,分析了柔性抽油機的運動規(guī)律和動力學特性以及柔性抽油機帶不同井數(shù)生產(chǎn)時功率扭矩變化規(guī)律。根據(jù)柔性抽油機運動和動力學特性分析,提出了補償理論,單機多井利

3、用無效抽油桿柱載荷互為平衡的原理,實現(xiàn)了柔性抽油機電機正功率,減速器正扭矩,不存在零負值,延長了電機、減速器的使用壽命,降低了能耗。
　　 ⑵建立了柔性抽油機的有限元模型,利用Solidworks軟件對單機單井柔性抽油機和單機多井柔性抽油機進行了穩(wěn)定性分析,對柔性抽油機的結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了多元正交優(yōu)化,得出最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)配比,使電機功率減速器扭矩波動更加平穩(wěn),載荷交變均勻化,對柔性抽油機進一步的推廣應用奠定了基礎。
　　 ⑶針

4、對以往液壓自封柱塞泵現(xiàn)場試驗存在的問題,采用正交多參數(shù)優(yōu)化泵間隙參數(shù),制定了室內(nèi)試驗方案,通過多次優(yōu)化試驗確定了合理的泵間隙值,解決了膠套溶脹、上拉載荷過大等問題,并據(jù)此研制了無間隙液壓自封柱塞泵和無間隙液壓井口密封裝置。泵采用復合密封方式,多級扶正,具有泵效高、不漏失的特點。采用有限元靜力學計算方法對泵進行了穩(wěn)定性分析,確定了該泵的使用參數(shù);通過室內(nèi)試驗分析了液壓自封柱塞泵上行摩阻的影響因素,并擬合得出了摩阻與影響因素的函數(shù)關系式;測

5、定了該泵的標準漏失量,為其推廣應用提供了依據(jù)。
　　 ⑷提出了柔性抽油系統(tǒng)效率計算模型和方法,根據(jù)柔性抽油機系統(tǒng)構(gòu)成的特點,系統(tǒng)的分析了柔性抽油系統(tǒng)效率組成,建立了柔性抽油系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的效率計算模型,并編制了計算軟件。對其影響因素有針對性地采取措施,使油井既獲得較高產(chǎn)量,還具有較高的系統(tǒng)效率。
　　 ⑸根據(jù)上述理論分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果,進行了室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗,研究了系統(tǒng)在小排量井、叢式井組中的應用。室內(nèi)實驗和現(xiàn)場試驗表