潜油柱塞泵机组优化设计与试验

潜油柱塞泵无杆举升技术在应用过程中存在排量范围小、机组可靠性低以及潜油电缆易损坏等问题。为此,对潜油直线电机初级及次级结构进行了耐磨和防腐设计,对加工工艺和初级绕组进行了优化,同时研究应用柔性无感控制技术,以提高潜油柱塞泵机组系统效率,减弱机组运行过程中的振动。室内及现场试验结果表明:优化后的潜油柱塞泵机组不仅系统效率高、举升力大,而且检泵周期大幅延长,2口试验井的检泵周期均超过了1 000 d。随着潜油柱塞泵无杆举升技术的不断完善,其在低产和定向井的应用规模也将不断扩大,对低渗油田经济高效开发具有重要意义。     

时序示功图驱动的抽油机井结蜡预测及清蜡效果评价

抽油机井结蜡是一个渐变的过程,序列示功图变化可以反映油井结蜡的程度。现场根据经验来预测结蜡程度和确定结蜡井热洗清蜡制度,决策能力低、效果差。应用人工智能技术认识结蜡程度与抽油机井示功图、电机运行参数、井口生产参数的关联关系,开展数据驱动的抽油机井结蜡预测预警方法和热洗效果评价的研究。应用残差卷积神经网络(ResNet)提取结蜡井示功图特征,使用聚类算法确定其结蜡等级,融合提取的示功图图形特征和12项生产参数建立样本集,利用长短时记忆神经网络(LSTM)构建序列到序列网络结构模型对样本集进行训练,建立结蜡等级预测模型,定量预测抽油机井的结蜡等级,并构建了油井清蜡效果评价指数Q。研究结果表明,建立的抽油机井结蜡预测模型和清蜡效果评价指数实现了油井结蜡等级的定量化预测、洗井周期的决策、清蜡效果的有效评价,对精准确定清蜡时机、评价清蜡效果具有较好的指导作用,有效避免了蜡卡躺井,同时延长了油井免洗周期。     

有杆泵工况与沉没度的关系分析

本文分析了正常生产的抽油机井的沉没度分布情况,利用泵效与沉没度关系曲线,对比分析沉没度低对杆、管断脱的影响,同时对抽油机井处于低沉没度工作状态下的IPR曲线进行了理论分析,结合生产实际,以理论为指导,界定了抽油机井合理沉没度的界限。     

抽油机井不合理沉没度的治理对策探讨

抽油机井的正常运行中,不合理沉没度是影响其生产的主要因素之一,严重的影响抽油机井的功率和载荷,我们对抽油机井的沉没度进行分析和研究,结合实际情况,找到解决抽油机井不合理沉没度的有效措施,为以后油田的发展打下良好的基础。     

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针对潜油电泵生产过程中的实际问题,应用节点系统分析方法并以潜油电泵为函数节点,结合潜油电泵特性曲线,建立了定向井潜油电泵举升系统设计的数学模型。该模型综合考虑了地层与潜油电泵抽油系统的供排协调关系,定向井套管内径与潜油电泵外径的间隙、潜油电泵长度以及潜油电泵弯曲角对潜油电泵工作的影响。避免因下泵深度处狗腿度引起潜油电泵损坏失效。该数学模型还考虑了举升过程井筒径向传热和潜油电机发热引起的温度升高,在预测不同产液量下潜油电泵举升系统压力温度分布时,将井口温度作为未知量,避免了因井口温度值不准确而产生的计算误差。文中以渤海油田CB—A19井为例,给出了潜油电泵举升系统工艺设计结果。     

电潜泵的使用及效果分析

<正> 潜油电动离心泵(简称电潜泵)是用于井下抽油的一种多级离心泵。它与油管一起下入井内,由专用电缆把电能从地面输入井下电机,由电机带动运转,将井下原油举升到地面。     

基于SVM的注水机组状态预示技术研究

油田大型注水机组在连续运转过程中,由于其自身的因素以及受外界条件的干扰,其运行常处于非线性非平稳状态。在充分研究和比较多种设备状态预示方法的基础上,提出一种基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)的状态预测新方法。该方法应用最终预报误差(FinalPrediction Error,FPE)准则确定样本的嵌入维数。通过比较SVM预测模型与自回归预测模型的单步和多步预测结果,证明基于SVM的预测方法在较长区间内具有良好的预测效果。用SVM预测大庆油田旋转注水机组时域的振动烈度,取得了较好预测效果,证明该算法能有效提高预测精度。     

往复式磁力驱动柱塞泵举升工艺技术研究

针对常规抽油机举升存在的一次性投资大、能耗高和系统效率低等实际问题,研制了往复式磁力驱动柱塞泵及地面数控装置.通过动力电缆给井下直线电机供电后产生交变磁场,永磁体动子在交变磁场作用下带动泵柱塞上下往复运动,从而达到举升抽油的目的.通过信号电缆将井下传感器的压力、温度信号上传至地面数控装置的参数调整模块,经过压力脉冲液位数字信号转换,自行调整泵柱塞运行次数,使油井始终工作在合理的沉没度范围内,确保供排合理.配套DX-1型电磁防蜡器防蜡工艺现场试验,取得了较好的防蜡效果.     

不合理沉没度对油井防盗的影响

本文分析了不合理沉没度井对油井工况和盗油现象的影响,并结合敖包塔作业区实际,探讨了抽油机井不合理沉没度的治理措施。     

抽油机井合理沉没度确定与治理实践

针对抽油机井沉没度不合理及影响泵效、井底流压的实际问题,在对抽油机井正常生产时合理沉没度的研究之后,根据抽油机井产量与流压、沉没度的关系推导出油井获得最大产量时合理沉没度的范围值,通过对抽油机井沉没度的治理进行分析,使油井在最佳沉没度范围内获得最大的产量.     

潜油往复式抽油机研究及其故障诊断

潜油往复式抽油机是针对“三低”油藏、大斜度井研制的无杆采油设备,在国内已有小规模试验应用,节能效果显著。开展潜油往复式抽油机结构、原理和运动规律研究,建立举升过程理论模型,提出潜油直线电机优化设计方案、基于功率曲线监测的故障诊断方法、新型低成本固体化学防蜡方法及工艺、玻璃钢敷缆复合连续油管技术等一系列措施。应用效果表明:潜油直线电机及其控制系统推力输出能力明显改善,电机柔性启停、驱动,整机振动明显降低,整套工艺的可靠性有效提升; 实时故障监测及诊断系统能够及时预警油管结蜡故障,有利于探索合理的清防蜡方案; 新型低成本固体化学防蜡方法及工艺有效降低了结蜡速率; 玻璃钢敷缆复合连续油管技术的提出及试验为下一步科研攻关指明了方向,对油田生产和科研有一定实际意义。     

A new diagnostic method for identifying working conditions of submersible reciprocating pumping systems

The submersible pumping unit is a new type of pumping system for lifting formation fluids from onshore oil wells, and the identification of its working condition has an important influence on oil production. In this paper we proposed a diagnostic method for identifying the working condition of the submersible pumping system. Based on analyzing the working principle of the pumping unit and the pump structure, different characteristics in loading and unloading processes of the submersible linear motor were obtained at different working conditions. The characteristic quantities were extracted from operation data of the submersible linear motor. A diagnostic model based on the support vector machine (SVM) method was proposed for identifying the working condition of the submersible pumping unit, where the inputs of the SVM classifier were the characteristic quantities. The performance and the misjudgment rate of this method were analyzed and validated by the data acquired from an experimental simulation platform. The model proposed had an excellent performance in failure diagnosis of the submersible pumping system. The SVM classifier had higher diagnostic accuracy than the learning vector quantization (LVQ) classifier.     

基于振动信号分析的电潜柱塞泵故障诊断方法研究

振动信号能够全面反应电潜柱塞泵的运行工况,在电潜柱塞泵的故障诊断中,针对不同工况下的振动信号进行分析尤为重要。提出了一种基于振动信号分析的电潜柱塞泵故障诊断方法,采用改进的隐层神经元数变动的神经网络系统,根据不同情况选择不同节点数,使其达到提高诊断精度及缩短诊断周期的双重要求。对电潜柱塞泵正常运行以及动子不平衡、动子机械磨损运行时的振动信号进行分析研究,利用小波包提取振动信号的能量特征,利用神经网络识别故障。现场试验结果表明,网络训练后实际输出达到允许误差范围,网络测试结果也能与实际状态相对应。该方法能够对电潜柱塞泵进行有效、准确的故障诊断。     

潜油往复式抽油机举升工艺研究及优化

潜油往复式抽油机举升工艺彻底解决了杆管偏磨问题,适用于"三低"油藏。在研究工艺运行机理的基础上,优化了潜油直线电机动定子结构及控制方式,并针对高扬程大泵径油井设计了新型柱塞式双作用抽油泵,同时完善了工艺的主要配套技术。现场测试表明:新型工艺具有举升力大、节能、自动化管理和系统效率高等特点,平均捡泵周期从224d提高到452d。     

关于抽油机井合理间抽制度的研究

在间抽试验的基础上,系统研究了抽油机井在间抽过程中泵抽产量、沉没度以及液面恢复时沉没度随时间的变化特点。根据泵抽过程中流压变化与电容器放电过程中电压变化的相似性,确立了抽油机井间抽过程中流压变化的数学模型,进而根据该数学模型及沃格尔方程,导出了间抽过程中地层渗流方程,根据以上方程,通过在坐标系中做图的方法,确定出了抽油机井的合理间抽区间,并给出了确定合理间抽制度的系统方法。根据以上系统分析,取得了对间抽的几点认识。     

提高抽油机井系统效率的计算机仿真分析

应用系统动态参数的计算机仿真方法,对抽油机井悬点示功图、曲柄轴扭矩、电动机输入功率、排量系数、有效功率等动态参数的仿真计算方法进行了改进,建立了系统效率仿真分析的数学模型.根据油井产能协调关系,建立了油井抽汲参数调整后的系统效率仿真模型,开发了抽油机井系统效率仿真分析的计算机软件.通过大量仿真计算,总结出了一套提高抽油机井系统效率的有效途径.     

国外新型有杆抽油泵及其特点

有杆抽油泵是有杆抽油装置的最关键部分。为了推动有杆抽油的技术进步,提高采油经济效益,国外研制成功了一系列新型有杆抽油泵,即,双管泵和多相泵等抽稠泵;抗冲蚀泵、自旋转柱塞泵、防砂防气泵和旋流柱塞泵等防砂泵;连续油管抽油泵、下冲程泵和带收集柱塞抽油泵等高效抽油泵。文章简介了这些泵的技术特点。     

143G型高性能大功率潜油电机优化设计

针对潜油电机优化设计问题,提出一种改进的基于基因链编码方式的自适应遗传算法,对外径为143 mm系列的大功率潜油电机进行电磁优化设计。通过建立潜油电机的热网络模型,推导出传导热阻、对流热阻、接触热阻3种等效热阻的计算公式,得出潜油电机各部分温升计算结果。根据优化后的电磁方案,并对潜油电机本体结构进一步优化,研制出高性能大功率的143G型潜油电机。经过样机试验,电机主要性能指标均达到设计要求,并且使电机单位长度输出功率提高了20%。     

井下电潜式往复泵举升系统设计

针对目前使用的有杆抽油系统存在的各种问题,提出一种无杆抽油系统,即,井下电潜式往复泵举升系统.对该举升系统进行了设计,并分析了其工作原理.这种举升系统以直线电机为井下动力源,不使用抽油杆,有效地减小偏磨、能耗等问题,提高了综合效益.     

直接驱动直线电磁抽油机系统的研究及试验

能耗在采油成本中占有相当大的比重。此外,游梁式抽油机系统还存在传动链长、柔性差、在长冲程时体积和重量巨大、系统效率低等问题。针对这些问题,提出了以直接驱动为目的的直线电磁抽油机的设计方案。根据有杆抽油机系统的载荷特性,以多相无刷直流直线电机为驱动元件,设计了直线电磁抽油机系统的总体结构,并研制了小比例模型样机系统,进行了现场试验,结合有杆抽油系统的抽油杆柱的力学和数学模型,进行了直线电机驱动的直线电磁抽油机系统的仿真研究。理论分析和试验结果表明了新系统的可行性和有效性。