亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        抽油井示功圖診斷分析方法研究

        2021-07-06 04:07:22李翔宇袁春華高憲文
        關(guān)鍵詞:懸點(diǎn)抽油液柱

        李翔宇,袁春華,高憲文

        (1.沈陽理工大學(xué) 自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院,沈陽110159;2.東北大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院,沈陽110819)

        有桿抽油系統(tǒng)是目前油田礦場(chǎng)普遍采用的人工舉升方式[1],其核心設(shè)備抽油泵工作在井下數(shù)百至數(shù)千米。懸點(diǎn)示功圖,也稱地面(或光桿)示功圖[2],是掌握深井泵工作狀況和油井流入動(dòng)態(tài)的重要手段[3]。抽油機(jī)懸點(diǎn)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過抽油桿傳遞給深井泵,如將深井泵視為發(fā)送器,安裝于懸點(diǎn)的示功儀視為接收器,抽油桿柱即為一根傳送來自于深井泵負(fù)荷信號(hào)的傳導(dǎo)線,泵的工作狀況以應(yīng)力波的形式沿抽油桿柱傳到地面[3-4]。泵的各種工況主要表現(xiàn)為示功圖的不同幾何形狀特征。目前針對(duì)示功圖的應(yīng)用研究主要集中在利用模式識(shí)別技術(shù),完成示功圖的計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)有桿抽油系統(tǒng)井下工況的定性分析[5-10]。對(duì)示功圖進(jìn)行定量分析,計(jì)算井下工況參數(shù)的研究尚鮮見報(bào)道。

        本文結(jié)合采油機(jī)理分析示功圖物理意義,進(jìn)而針對(duì)油田現(xiàn)場(chǎng)普遍存在的表征井下供液不足的刀柄形示功圖,提出“十點(diǎn)八段”分析法,選取十個(gè)特征點(diǎn)概括示功圖形狀特征;在此基礎(chǔ)上,定量計(jì)算干摩擦力、井液密度和泵閥阻力等井況參數(shù)。

        1 示功圖物理意義

        示功儀如圖1所示。以固定頻率采樣獲取抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷、懸點(diǎn)位移或游梁擺角的時(shí)間序列,由懸點(diǎn)載荷隨位移變化所繪制的封閉圖形即為示功圖。

        圖1 示功儀

        油田現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)兩口油井一個(gè)完整沖程的懸點(diǎn)載荷、位移和示功圖如圖2所示。

        兩口油井均屬泵充滿度低的情況,在油田現(xiàn)場(chǎng)具有代表性和普適性。圖2a所示1#油井供液不足更嚴(yán)重,示功圖的“刀柄”比圖2b所示2#油井的更長(zhǎng)。通常情況下,抽油機(jī)懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)呈平穩(wěn)的類正弦;懸點(diǎn)載荷形態(tài)極為復(fù)雜,是由慣性載荷、振動(dòng)載荷和摩擦載荷疊加在靜載荷上形成的逐漸衰減的波浪線[4]。

        圖2 實(shí)測(cè)懸點(diǎn)載荷、位移與示功圖

        圖3 有桿抽油系統(tǒng)原理圖

        2 示功圖“十點(diǎn)八段”分析法

        隨著油田開發(fā)進(jìn)入中后期,油藏能量不斷衰減,油井供液不足現(xiàn)象普遍存在,此類油井泵效通常低于50%,實(shí)測(cè)示功圖存在圖3所示的“刀柄”形特征,具有一定代表性和普適性。針對(duì)此種示功圖,提出按圖4所示“十點(diǎn)八段”法進(jìn)行定性分析。

        圖4 “十點(diǎn)八段”分析法

        (1)下死點(diǎn)段(a→b)

        (2)懸點(diǎn)加載段(b→X)

        在b→X段內(nèi),深井泵固定閥仍處于關(guān)閉狀態(tài),懸點(diǎn)載荷隨抽油桿柱的拉伸而增大。示功圖上特征點(diǎn)X為固定閥開啟點(diǎn),即環(huán)空動(dòng)液面觀測(cè)點(diǎn),考慮抽油桿柱或?yàn)槎嗉?jí)組合桿柱的情況,特征點(diǎn)X所對(duì)應(yīng)的懸點(diǎn)位移λ可表示為

        (1)

        (3)托浮力下降段(X→Y)

        在固定閥開啟初期,即X→Y段內(nèi),油套環(huán)空內(nèi)液體克服固定閥阻力進(jìn)入泵內(nèi),隨著流量增大,固定閥阻力Fsv上升,泵腔內(nèi)壓力pi降低,作用于柱塞底部向上的托浮力Pi減小。因沉沒度低和氣體影響,進(jìn)泵液體速度將滯后于柱塞上行速度,當(dāng)懸點(diǎn)上行至示功圖特征點(diǎn)Y時(shí),柱塞與泵筒內(nèi)液面分離,懸點(diǎn)載荷曲線開始呈現(xiàn)欠阻尼衰減振蕩。特征點(diǎn)Y即為線性回歸得到的振蕩平衡線與示功圖的交點(diǎn)。

        (4)上沖程泵抽空段(Y→e)

        柱塞脫離泵筒內(nèi)液面繼續(xù)上行,此時(shí)泵腔內(nèi)壓力pi作用于柱塞底部為向上的托浮力,Pi對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響可忽略不計(jì)??赏ㄟ^該區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸分析,繪制振蕩平衡線,定量計(jì)算井下粘滯阻尼系數(shù)。

        (5)沖程上死點(diǎn)段(e→f)

        (6)下沖程柱塞“空降”段(f→g)

        由于游動(dòng)閥尚未開啟,懸點(diǎn)未卸載,與上沖程抽空段(Y→e)相比,懸點(diǎn)載荷的減小主要是由于井下摩擦力F方向改變?cè)斐傻摹?/p>

        (7)下沖程懸點(diǎn)卸載段(g→h)

        η=Sh/S

        (2)

        式中:Sh為示功圖特征點(diǎn)h所對(duì)應(yīng)的懸點(diǎn)位移,m;S為抽油機(jī)沖程,m。

        (8)泵向油管排液段(h→a)

        在該區(qū)域內(nèi),懸點(diǎn)下行速度逐漸減小,經(jīng)過游動(dòng)閥液體流量減少,游動(dòng)閥阻力Ftv下降,懸點(diǎn)載荷逐漸增大至Pa。

        3 示功圖定量計(jì)算

        3.1 井下干摩擦載荷

        抽油井的井下摩擦載荷是判斷結(jié)蠟、稠油等情況對(duì)油井負(fù)荷影響程度的重要依據(jù),主要由與速度無關(guān)的干摩擦和與速度相關(guān)的粘滯摩擦組成。

        F=Fk+C·va

        (3)

        式中:F為井下摩擦力,kN;Fk為干摩擦力,kN;C為等效粘性阻尼系數(shù);va為懸點(diǎn)速度,m/s。

        通過定性分析,圖4所示實(shí)測(cè)示功圖下沖程結(jié)束點(diǎn)a處的懸點(diǎn)載荷Pa可表示為

        Pa=Wr′+Irmax-Fk-Pbd

        (4)

        式中:Irmax為下死點(diǎn)區(qū)抽油桿的最大慣性力,kN;Pbd為井口回壓在下沖程造成的懸點(diǎn)載荷,kN。

        與a點(diǎn)相比,上沖程開始點(diǎn)b處井下庫侖摩擦力方向發(fā)生變化,懸點(diǎn)載荷Pb可表示為

        Pb=Wr′+Irmax+Fk-Pbd

        (5)

        將式(5)、式(4)相減,可得井下干摩擦力為

        Fk=(Pb-Pa)/2

        (6)

        3.2 粘滯阻尼系數(shù)

        圖4中,利用懸點(diǎn)最大載荷點(diǎn)c與上死點(diǎn)間的阻尼衰減振動(dòng)進(jìn)行線性回歸分析,確定上沖程振動(dòng)平衡位置。

        從阻尼振動(dòng)衰減速度確定阻尼比ζ。設(shè)t=t1時(shí),測(cè)量振幅為x1,而在t=t1+(n-1)T時(shí),測(cè)量振幅為xn。振幅從一個(gè)周期到下一個(gè)周期的衰減可由t和t1+T時(shí)的指數(shù)乘數(shù)比來表示[13]。

        (7)

        前后相鄰兩個(gè)振幅比的對(duì)數(shù)稱為對(duì)數(shù)衰減率,因此

        (8)

        一旦振幅x1和xn被測(cè)量到,對(duì)數(shù)衰減率即可計(jì)算出來,阻尼比ζ由式(9)求得[13]。

        (9)

        考慮到二階系統(tǒng)阻尼比ζ定義,可得井下等效粘性阻尼系數(shù)C為

        (10)

        式中:M為井下液柱質(zhì)量,kg;K為油井負(fù)載系統(tǒng)等價(jià)彈簧常數(shù),可表示為

        (11)

        3.3 抽油桿在液柱中的重量

        Wr′=(Pa+Pb)/2-Irmax+Pbd

        (12)

        式中下死點(diǎn)區(qū)抽油桿最大慣性力Irmax可表示為[4]

        (13)

        式中:amax為上下死點(diǎn)處懸點(diǎn)最大加速度,m/s2;g為重力加速度。

        在實(shí)際應(yīng)用中,考慮到示功儀對(duì)下死點(diǎn)位置的測(cè)量精度問題,抽油桿在液柱中的重量也可采取下死點(diǎn)區(qū)內(nèi)多點(diǎn)載荷取平均消除干摩擦的方法計(jì)算。

        (14)

        式中:Pk為下死點(diǎn)區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)載荷,kN;nd為在下死點(diǎn)區(qū)域內(nèi)所選數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。

        3.4 抽油桿加液柱的重量

        Pe=Wr+Wl-Pb-Imax+Fk+Pbu

        (15)

        類似下死點(diǎn)載荷突變的情況,下沖程開始點(diǎn)f處懸點(diǎn)載荷Pf可表示為

        Pf=Wr+Wl-Pb-Imax-Fk+Pbu

        (16)

        (17)

        其中,上死點(diǎn)處抽油桿和柱塞上液柱的慣性力Imax可表示為[4]

        (18)

        (19)

        式中:Pj為上死點(diǎn)區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)載荷,kN;nu為在上死點(diǎn)區(qū)域內(nèi)所選數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。

        3.5 油管內(nèi)液體密度

        (20)

        式中b為抽油桿柱受油管內(nèi)液體浮力影響的失重系數(shù)。由此可得油管內(nèi)液體平均密度ρl為

        (21)

        3.6 泵閥阻力

        綜上所述,游動(dòng)閥平均阻力Ftv可由h→a區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)載荷均方根表示。

        (22)

        也可簡(jiǎn)化為

        Ftv=(Pa-Ph)/2

        (23)

        式中:Pz為h→a區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)載荷,kN;Ftv為游動(dòng)閥平均阻力,kN;nha為h→a區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)。固定閥平均阻力Fsv=Δpi·fp也可按式(22)或式(23)近似取值。

        4 應(yīng)用實(shí)例

        2010年以來,為實(shí)現(xiàn)“智慧油井”建設(shè),利用自主研發(fā)的抽油井智能測(cè)控儀同步采集了愈百口油井的電參數(shù)、示功圖和井口壓力等采油過程數(shù)據(jù),如圖5所示?,F(xiàn)以1#和2#油井實(shí)測(cè)示功圖為例分析,基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表1所示。

        圖5 抽油井智能測(cè)控儀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)

        圖6、圖7為1#和2#油井理論與實(shí)測(cè)示功圖對(duì)比。理論示功圖是假設(shè)泵完全充滿,考慮彈性形變影響,根據(jù)表1數(shù)據(jù)計(jì)算繪制的靜載荷示功圖。由圖6、圖7對(duì)比分析可知,兩口油井實(shí)測(cè)示功圖的懸點(diǎn)加載段與理論示功圖基本一致,不同的是下沖程開始后實(shí)測(cè)懸點(diǎn)均未立即卸載,屬于典型的因供液不足和氣體影響導(dǎo)致泵充滿度低的情況。示功圖特征點(diǎn)g的位置表明1#油井供液不足更為嚴(yán)重,示功圖刀柄特征非常明顯。采用所提診斷分析方法可以較好地定性解釋示功圖。

        表1 實(shí)驗(yàn)井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

        圖6 1#井理論與實(shí)測(cè)示功圖

        圖7 2#井理論與實(shí)測(cè)示功圖

        兩口油井的示功圖定量分析結(jié)果如表2所示。由于泵深、泵徑、沖程和沖次等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)大體一致,采用所提方法定量計(jì)算的井下干摩擦力、粘滯阻尼系數(shù)和游動(dòng)閥阻力比較接近;其他井況參數(shù)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值的相對(duì)誤差均小于10%,滿足油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用要求。

        表2 示功圖定量分析結(jié)果

        5 結(jié)束語

        針對(duì)表征供液不足的刀柄形示功圖,提出了“十點(diǎn)八段”分析法,通過在示功圖上確定十個(gè)特征點(diǎn)將示功圖分為八段,結(jié)合采油工藝原理定性分析示功圖形狀特征,進(jìn)而提出了定量計(jì)算井下粘滯阻尼系數(shù)、抽油桿在液柱中的重量和抽油桿加液柱的重量等井況參數(shù)的方法;油田應(yīng)用驗(yàn)證了所提方法的有效性。本文所提方法為抽油井示功圖特征提取與自動(dòng)識(shí)別提供了新的有效途徑。

        猜你喜歡
        懸點(diǎn)抽油液柱
        巧用“形象思維”,速解液柱(活塞)移動(dòng)問題
        培養(yǎng)科學(xué)思維 落實(shí)核心素養(yǎng)
        抽油機(jī)懸點(diǎn)上負(fù)荷過大的危害及治理對(duì)策探討
        抽油機(jī)井日常管理措施研究
        豎直液柱與水平液面作用激起毛細(xì)波探究
        曳引式抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷計(jì)算
        液柱在激波沖擊下RM不穩(wěn)定性和破裂過程的數(shù)值計(jì)算
        游梁式抽油機(jī)變速拖動(dòng)載荷與平衡分析
        抽油機(jī)系統(tǒng)效率因素分析與優(yōu)化
        螺桿泵常見的故障類型分析
        亚洲综合av在线在线播放| 女人一级特黄大片国产精品| 麻豆密入视频在线观看| 国产亚洲精品一区二区在线播放 | 男人女人做爽爽18禁网站| 久久午夜伦鲁片免费无码| 北岛玲中文字幕人妻系列| 国产精品亚洲av国产| 亚洲女同高清精品一区二区99| 激情久久黄色免费网站| 亚洲精品色婷婷在线影院| 久久久av精品波多野结衣| 四虎影视亚洲精品| 狠狠亚洲婷婷综合色香五月| 亚洲精品视频一区二区三区四区| 91精品久久久老熟女91精品| 欧美日韩午夜群交多人轮换| 亚洲av日韩av天堂久久| 天堂8中文在线最新版在线| 麻豆国产乱人伦精品一区二区| 中文字幕一区二区三区亚洲| 国精产品一区一区三区| 国产午夜福利不卡在线观看| 亚洲∧v久久久无码精品 | 欧美mv日韩mv国产网站| 2017天天爽夜夜爽精品视频| 超短裙老师在线观看一区 | 中文字幕久久波多野结衣av不卡| 国产二区交换配乱婬| 黑人大荫道bbwbbb高潮潮喷| 亚洲AV无码久久精品国产老人| 亚洲天堂av社区久久| 偷拍夫妻视频一区二区| 人禽交 欧美 网站| 国产精品福利视频一区| 免费在线观看一区二区| 午夜男女靠比视频免费| 免费观看a级片| 亚洲精品字幕| 人妖另类综合视频网站| 亚洲视频在线观看第一页|