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(jī)井系統(tǒng)占世界油田油井?dāng)?shù)的75％,仍存在功率扭矩波動(dòng)大、能耗大、效率低、投資大等問題,不符合國(guó)家節(jié)能降耗、提高開采水平的要求。本文依據(jù)國(guó)家能源法節(jié)能降投資的要求,針對(duì)游梁式抽油機(jī)井系統(tǒng)存在的問題,在理論分析的基礎(chǔ)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(dǎo),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(jī)、無(wú)間隙液壓井口密封裝置、井底的無(wú)間隙液壓自封柱塞泵、柔性抽油桿和柔性傳遞裝置,實(shí)現(xiàn)了以下五個(gè)方面的

2、突破,提高了系統(tǒng)效率及油田開采價(jià)值。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　 ⑴創(chuàng)新研制了柔性抽油機(jī),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(shí)帶動(dòng)1-8口井生產(chǎn)。結(jié)合柔性抽油機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理,建立了主要機(jī)型的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型,分析了柔性抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和動(dòng)力學(xué)特性以及柔性抽油機(jī)帶不同井?dāng)?shù)生產(chǎn)時(shí)功率扭矩變化規(guī)律。根據(jù)柔性抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)特性分析,提出了補(bǔ)償理論,單機(jī)多井利

3、用無(wú)效抽油桿柱載荷互為平衡的原理,實(shí)現(xiàn)了柔性抽油機(jī)電機(jī)正功率,減速器正扭矩,不存在零負(fù)值,延長(zhǎng)了電機(jī)、減速器的使用壽命,降低了能耗。
　　 ⑵建立了柔性抽油機(jī)的有限元模型,利用Solidworks軟件對(duì)單機(jī)單井柔性抽油機(jī)和單機(jī)多井柔性抽油機(jī)進(jìn)行了穩(wěn)定性分析,對(duì)柔性抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)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(jī)功率減速器扭矩波動(dòng)更加平穩(wěn),載荷交變均勻化,對(duì)柔性抽油機(jī)進(jìn)一步的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　 ⑶針

4、對(duì)以往液壓自封柱塞泵現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)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(yàn)方案,通過(guò)多次優(yōu)化試驗(yàn)確定了合理的泵間隙值,解決了膠套溶脹、上拉載荷過(guò)大等問題,并據(jù)此研制了無(wú)間隙液壓自封柱塞泵和無(wú)間隙液壓井口密封裝置。泵采用復(fù)合密封方式,多級(jí)扶正,具有泵效高、不漏失的特點(diǎn)。采用有限元靜力學(xué)計(jì)算方法對(duì)泵進(jìn)行了穩(wěn)定性分析,確定了該泵的使用參數(shù);通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)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(guān)系式;測(cè)

5、定了該泵的標(biāo)準(zhǔn)漏失量,為其推廣應(yīng)用提供了依據(jù)。
　　 ⑷提出了柔性抽油系統(tǒng)效率計(jì)算模型和方法,根據(jù)柔性抽油機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成的特點(diǎn),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(jì)算模型,并編制了計(jì)算軟件。對(duì)其影響因素有針對(duì)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(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),研究了系統(tǒng)在小排量井、叢式井組中的應(yīng)用。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表