地面驱动螺杆泵抽油井生产系统优化设计方法研究与应用

论文摘要

地面驱动螺杆泵采油方式在油气开采的应用越来越广泛,如何进一步提高其生产设计和管理水平,是油田普遍关心的问题。论文以地面驱动螺杆泵油井生产系统为研究对象,利用节点系统分析方法和油井生产系统数值模拟技术,建立了地面驱动螺杆泵抽油井生产分析和生产参数优化设计方法,同时考虑到地面驱动螺杆泵采油方式在斜井中的应用,建立了油井三维井身轨迹处理模型、斜井抽油杆柱导向器安装位置的理论模型以及带有导向器和扶正器的抽油杆柱力学分析模型,并研发了配套的计算工具软件,可对油井生产设备和技术可行的各种生产配置的可能性进行全面计算分析,使得优化结果具有很强的可操作性,同时具有敏感性分析作用。分析了转速和下泵深度等对油井产液量和举升效率的影响,并通过示例井的计算分析,认为对具体的油井而言,无论是从产量,还是从举升效率考虑,均有必要以油井和油层的状态为基础,优化配置抽油设备及其工作,使得油井经济高效生产。应用验证结果表明,以油井产量、井口扭矩和井底流压为检验指标,证明了所建立的计算模型具有较高的精度,设计产量与实际产量的平均误差为9.05%;井口扭矩计算值与测试值的相对误差在-8.06%11.92%;井底流压计算值和测试值最大相对误差为2.75%,平均相对误差为0.79%。研究对地面驱动螺杆泵抽油井生产系统优化设计和提高其生产效果和效益具有重要的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 前言
• 第2章 地面驱动螺杆泵抽油井生产系统优化设计理论与方法
• 2.1 地面驱动螺杆泵井生产系统组成
• 2.2 节点系统分析与抽油协调
• 2.3 地面驱动螺杆泵井生产系统优化设计的原则和内容
• 2.4 地面驱动螺杆泵井生产系统优化设计软件构成
• 2.5 软件优化设计思想与计算流程
• 2.5.1 软件优化设计思想
• 2.5.2 软件计算流程
• 2.6 油井流入动态计算方法
• 2.6.1 采液指数计算
• t下的流压P_wf计算'>2.6.2 某一产量q_t下的流压P_wf计算
• 2.7 井筒多相流动规律相关式—BEGGS-BRILL方法（修正）
• 2.7.1 Beggs-Brill原压力梯度相关式
• 2.7.2 抽油杆柱在粘性流体中转动所产生的流体压力损失
• 2.7.3 对Beggs-Brill方法的修正
• 2.8 温度场计算方法
• 2.9 流体物性参数计算方法
• 2.10 井底流压的计算方法
• 2.11 地层静压的计算方法
• 2.12 抽油杆柱轴向载荷计算
• 2.13 抽油杆柱扭矩计算
• 2.14 抽油杆柱强度理论
• 2.14.1 综合强度分析
• 2.14.2 抽油杆柱刚度分析
• 2.15 泵效分析
• 2.16 扶正器间距的设计方法
• 2.17 地面驱动螺杆泵油井生产系统效率和功率计算
• 2.17.1 功率计算
• 2.17.2 效率计算
• 第3章 斜井抽油杆柱力学分析
• 3.1 三维井身轨迹处理模型
• 3.1.1 井身轨迹三维图的描述
• 3.1.2 井身轨迹的处理
• 3.1.3 曲率半径计算公式的推导
• 3.1.4 计算全角变化率
• 3.2 导向器安置位置的理论分析
• 3.2.1 假设条件
• 3.2.2 抽油杆柱弯矩和挠度分析
• 3.3 节点间的抽油杆的固有频率分析
• 3.4 节点间抽油杆柱单元的力学分析
• 3.5 扶正器与节点间抽油杆柱单元的力学分析
• 3.6 扶正器间抽油杆柱单元的力学分析
• 第4章 计算与分析
• 4.1 油井生产系统优化设计的必要性分析
• 4.1.1 示例井的已知条件（见表4-1～表4-2）
• 4.1.2 油井产能分析
• 4.1.3 举升效率影响因素分析
• 4.2 应用验证与分析
• 第5章 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢
• 作者简介