电潜泵采油系统效率优化设计

为了降低彩南油田潜油电潜泵采油井的耗电量,提高其系统效率,文章以电潜泵井各部分功率损失与系统效率的关系为基础,从电潜泵井产液量、动液面、配套电机功率、电泵扬程、下泵深度等参数入手,编制了电潜泵工况分析及优化设计软件,并应用该软件对彩南油田21口电潜泵井耗电量高、系统效率低的问题进行了原因分析,且对21口井重新进行优化设计。通过优化后的效果分析,系统效率提高了20.01%,吨液耗电降低了6.67 k W·h,年节约电费262.41万元。     

油井气举-电泵组合举升运行参数的联调优化

为了解决气举-电泵组合举升配产过程中由于低效工况造成的生产不协调问题,通过研究油井流入动态、井筒多相流动特性、举升工艺的运动学及动力学特征,以及相互之间的能量作用关系,建立了气举-电泵举升耦合数学模型。基于节点分析的方法,通过对油井工况进行分析,在此基础上形成了不同配产目标下气举-电泵组合举升运行参数的优化联调方法,给出了不同配产条件下的电泵和气举优化运行参数。计算结果表明,在气举-电泵组合举升系统出现低效工况时,可以利用采集的生产动态数据进行工况分析,结合分析的量化结果在产量变化时进行参数调整决策,科学设计气举-电泵井的频率-注气联调方案,实现油藏、井筒、双举升设备的协调工作,在不动管柱作业的情况下达到组合举升油井的高效运行。     

海上大液量井电潜泵-气举联合生产系统

海上大液量井可以利用同一平台的高压气井,采用电潜泵-气举组合开采,降低电潜泵动力需求,延长检泵周期,减少停泵时间;在停泵时,气举仍可维持小产量生产,提高开采时率.在电潜泵-气举组合举升系统中,电潜泵参数固定,增加气举注气量及注气压力引起的产液增加量只在电潜泵产液量的范围内增加.气举参数固定,增加电潜泵的转速,系统产液量增加.地层参数改变时,通过调节电潜泵参数适应新的生产条件.     

双电潜泵系统的研究及在渤海油田的应用

针对近几年渤海油田新建小平台电潜泵修井检泵作业难的问题,根据这些小油田和边际油田的开发特点,研制了双电潜泵系统。该系统在油井中同时下入2套电潜泵,这2套电潜泵以并联方式安装在同一油井中不同的层位,共用1根油管采油,可按先后顺序启用2套机组总成。现场应用表明,该系统不但可实现较长时间的采油期,延长电潜泵的寿命,减少作业次数,而且有利环保,减少污染,有十分明显的经济效益。     

电潜泵井系统效率的仿真模型

建立合理的电潜泵有效功率计算模型是计算电潜泵系统效率的关键,鉴于行业标准推荐模型在实际生产应用中的局限性,结合电潜泵井多相流动生产实际,建立了有效功率多相流计算模型,主要内容为:(1)考虑了井液中气体和液体黏度的影响,结合沉没压力和排出压力计算多相流模型,建立了有效扬程与产液量的耦合仿真模型;(2)在多相管路特性研究的基础上,对行业标准推荐的有效功率计算模型进行改进,得到有效功率多相流计算模型;(3)建立了系统输入功率和系统效率仿真模型,并对有效功率和系统效率影响因素进行了敏感性分析。该项研究结果为电潜泵系统优化运行奠定了理论基础。     

海上油井的气举-电泵组合举升耦合模型研究

为了充分利用海上平台的气源进行海上深井的开发,引入了气举与电潜泵组合举升系统(GL-ESP系统)。以油藏流入动态和多相流动模型为基础,建立油藏、井筒、GL-ESP系统耦合数学模型,并针对GL-ESP组合举升管柱结构,以压力节点分析为基础,提出潜油电泵工作参数和气举工作参数协调工作的一体化设计方法。利用该设计方法进行实例模拟分析,计算并比较了GL-ESP组合举升与单气举、单电泵举升时的注气量、电泵级数、电泵功率及电泵下深等参数。计算结果表明:GL-ESP组合举升可以大幅度减少电泵级数、降低电泵功率并增加油井产量。GLESP系统通过改善电泵工作状况进而充分发挥设备举升能力,可以充分挖掘油井潜能,对于海上深井的开发具有重要意义。     

基于抽油机井参数敏感性分析的优化设计及应用

把影响抽油机井系统效率的因素归纳为3个方面22个敏感性参数,以此为基础,建立了参数敏感性分析数学模型,提出了系统效率的仿真计算方法,并开发了以"产量、效率、寿命"三者协调统一为目标的优化抽油机井系统设计软件。该技术于华北油田优化设计和现场实施1436口井,措施井平均系统效率从23%提高到28.07%。累计节电1037.90×104kW.h。     

低产抽油机井动态参数仿真模型与提高系统效率的途径

综合考虑柱塞运动规律、阀球运动规律、阀隙瞬时流量与油井流入特性等因素的影响,建立了流体进泵规律与泵筒内瞬时压力的仿真模型,以此为依据改进了抽油杆柱纵向振动底部边界条件的仿真模型,进而建立了基于抽油杆柱纵向振动与流体进泵规律耦合的抽油机井示功图动态仿真模型;基于流体瞬时进泵规律,建立了抽油泵充满系数、漏失系数的仿真模型,从而改进了排量系数计算模型。对比仿真结果表明,所建立的系统动态参数仿真模型具有通用性,可以提高低沉没度供液不足油井示功图、排量系数与系统动态参数的仿真精度。仿真优化算例表明：①大泵径、长冲程与低冲数的抽汲参数设计原则仍然适用于低产抽油机井的节能设计,但最低冲数存在界线,同时最低冲数界限也限制了泵径上限;最低冲数界限随泵间隙的增加而增加;②对于严重供液不足油井,通过合理降低冲程与冲数,可以确保在油井产液量下降率低于5%的条件下,使系统效率最高提高近120%;③在油井产液量一定、下泵深度相同的条件下,优化冲程、冲数与泵径组合可以显著提高系统效率,仿真算例的系统效率变化范围为9.43%~17.48%;④在油井产液量与流压一定条件下,综合优化下泵深度、冲程、冲数与泵径可以显著提高系统效率,优化算例的系统效率由10.56%提高到31.49%。     

蒸汽吞吐井有杆泵抽油系统分析及优化设计

采用系统节点分析技术原理和方法，应用稠油蒸汽吞吐流入动态预测研究成果，建立了蒸汽吞吐井抽油系统分析及优化设计的计算方法；编制了蒸汽吞吐井抽油系统效率分析及优化设计软件。现场应用效果表明，该项技术能较为准确地预测油井的周期抽油工况，能对油井当前工作参数在未来生产阶段的适应性作出评判，可以用来预测蒸汽吞吐井的周期产量，指导设备选型和工艺参数设计。     

抽油机井系统效率评价与优化技术

系统效率是评价抽油机井系统能耗状况的重要参数。为了评价油井极限系统效率与目前水平的差异,探索系统效率潜力状况,提高抽油机井系统效率,通过综合考虑油井产出液物性、供液能力、系统设备及参数组合,提出了利用系统效率潜力评价与以参数敏感性分析为基础的仿真优化设计技术相结合,筛选潜力井并制定油井优化设计方案、付诸现场实施的应用模式。该技术在华北油田进行了2 616口井的现场应用,通过对油井进行系统效率潜力分析确定优化对象、再进行参数敏感性分析确定优化方向、进行优化设计,现场实施后取得了较好效果。     

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。     

抽油机井系统优化技术研究与应用

有杆抽油是世界石油工业传统的采油方式之一,也是迄今在采油工程中一直占主导地位的人工举升方式.沈阳油田目前抽油井开井900余口,占开井数的96%,能耗占全油田的1/3以上,日产液13 300 t,日产油2 950 t,占全厂产量的85%,是全厂工作的重点.沈阳油田经过多年的实践,通过优化后的油井,系统效率得到提高,"三抽"设备的工况得到改善,在管、杆安全系数降低、设备老化、油井生产状况变差的情况下,全厂总的作业工作量呈下降的趋势,产生了较好的经济效益与社会效益.     

定向井有杆抽油系统动态参数预测模型求解新方法

基于定向井抽油杆柱微元体受力分析,综合考虑井眼轨迹、抽油杆柱结构和井下摩擦力,建立了定向井有杆抽油系统工况预测数学模型,给出了预测模型的上下边界条件、初始条件、连续性条件与数学模型隐式差分格式。实例计算表明,这种基于隐式差分解的数学模型能够准确预测定向井有杆抽油系统动态参数。     

有杆抽油系统效率分析及抽汲参数优化设计

针对有杆泵往复抽汲采油方式使用广泛,但系统效率较低的实际情况,对有杆泵抽油系统进行了能量消耗分析,以机械采油系统效率最高为目标,确立了机械采油系统优化设计的目标函数和约束条件,给出了有杆泵抽油时机、杆、泵及抽汲参数的优化设计方法。该方法可应用于机抽油井的参数优化和新投产井的优化设计。胜利采油厂的应用实例表明,参数优化后油井的系统效率提高了11.6%,降低了综合成本,提高了经济效益。     

钢丝绳抽油杆抽油系统抽油模式的选择

用预测方法来研究钢丝绳抽油杆抽油系统的抽油模式,可确定在中、低产量深井中应用此抽油系统的最佳油汲参数、杆柱组合、抽油机机型等.研究结果表明,在中、低产量深井应用此抽油系统时,长冲程、低冲次、中小泵径、油管锚定、直径较小的钢丝绳杆与直径较大的加重钢杆组成的抽油混合杆柱是最佳抽油模式.该模式有利于提高泵的有效冲程及系统效率,降低能耗.采用液压抽油机有利于充分发挥钢丝绳抽油杆的有效冲程,而稠油大泵强采则不利于此杆优点的发挥.     

多解产量预测模型求解与参数优选

在油田的生产规划和对外合作中，产量预测是一个重要技术支持，目前双曲递减模型翁氏模型得到了广泛应用，但其中的传统手工试差法不仅繁杂，且难以得到最满意解。文章通过区间试差络编程技术，说明了获得类似双曲模型和翁氏模型等多解模型最优解的实现方法和快速求解技巧。     

A simple model for computer-aided optimization and design of sucker-rod pumping systems

Design or optimization of a sucker-rod pumping system requires an evaluation of the system performance under different operating conditions. The precise evaluation of the performance is a complex task. A dynamic behavior of the sucker-rod string and complex interactions between components of the system and fluids in motion have to be taken into consideration.In this paper, a simple model of a sucker-rod pumping system is presented, and performance and applications of the model are outlined. A comprehensive, mathematical model of the system accounts for fluid and rod string dynamic behavior. Approximate surface and downhole dynamometer cards, production rates, downhole and surface forces, and energy consumption of sucker-rod pumping system are simulated with high accuracy for a variety of operating conditions. The model is defined by a system of linear algebraic equations derived from the straightforward Bergeron method rather than from numerical differentiation of wave equations. Example results of modeling indicate a good agreement with field data. The model was used to optimize an existing sucker-rod pumping system. Example results indicate significant savings over unoptimized operation. The model may also have an application at the design stage of the sucker-rod system development. The outline of the design procedure with application of the new model is presented.     

有杆抽油系统通用数学模型研究

针对定向井有杆抽油系统,在井眼为平面曲线的情况下,给出了描述抽油杆柱横向和纵向振动以及管柱有纵向振动并耦合液柱振动的数学模型,讨论了有杆抽油系统几种主要数学模型间的关系。对于模型描述的杆柱、管柱、液柱振动的偏微分方程组给出了特征变换,转化成对角方程组,使问题的数值计算方法得到了简化,从而给出了有效解法。新的数学模型适用于有杆抽油系统的预测、设计以及抽油系统故障诊断的模式识别。