基于AMESim的小泵径抽油泵泵效的仿真分析

论文摘要

近年来,随着石油不断地被开采,油田中出现了大量的低产井。目前在很多低产井油田中,往往因使用现有的API规格的抽油泵而造成“大马拉小车”的资源浪费现象。为了改变这种现象,提高低产油井的开采效率,本课题对所研制的小泵径有杆抽油泵进行了泵效分析,研究结果表明该抽油泵能有效地提高工作效率并减少抽油井的投资成本。本文首先研究了抽油泵的工作原理和工作特点,介绍了目前泵效研究的方法和主要成果,并分析了地层内原油的主要高压物性和泵筒内流体运动的相关流体运动特点,为后续的模拟分析提供了必要的理论依据。然后,对抽油系统中抽油机悬点的工作特点进行了数学分析,建立了抽油杆的物理模型、绘制了抽油泵三维实体模型,进而通过分析研究建立了“三抽设备”各部分(抽油机、抽油杆柱、抽油泵)的AMESim仿真模型,最终建立了整个抽油系统的AMESim仿真模型。之后,根据AMESim仿真模型,利用计算机模拟仿真技术与试验设计相结合的方法研究了冲次、冲程、粘度、沉没度、孔径比和阀球质量这些抽汲参数对泵效的影响程度,得到了抽汲参数影响泵效的主从次序；进而研究了各抽汲参数的变化对泵效变化的影响,得到了一系列抽汲参数与泵效变化的关系曲线图。通过对仿真和试验结果的分析,可以合理地对抽油泵的各抽汲参数优化组合,从而达到提高泵效的目的。此外,通过新型抽油泵与传统抽油泵的泵效比较研究,得出了新型抽油泵能明显提高泵效的结论,为该泵应用于实际生产提供了参考和依据。最后,本文通过回归分析与matlab相结合设计了一个简单的抽油泵泵效计算界面,可以对抽油泵不同抽汲参数组合的泵效进行计算,减小了泵效计算的工作量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景
• 1.2 课题研究的意义及目的
• 1.3 有杆抽油泵及其工作原理
• 1.3.1 常规抽油泵及其工作原理
• 1.3.2 特殊用途抽油泵
• 1.4 抽油泵泵效研究现状
• 1.5 本课题的主要研究内容
• 第2章 油藏流体物理性质及流体力学
• 2.1 地层油的高压物性
• 2.1.1 地层原油的密度和相对密度
• 2.1.2 饱和压力
• 2.1.3 地层原油的体积系数
• 2.1.4 地层原油的压缩系数
• 2.1.5 地层原油的溶解气油比
• 2.1.6 地层原油气体含量百分比
• 2.1.7 地层原油的粘度
• 2.2 抽油泵内相关流体力学
• 2.2.1 流动液体的力学基本规律
• 2.2.2 小孔的流量特性
• 2.2.3 液压冲击与气穴、气蚀现象
• 2.2.4 柱塞与泵筒环形间隙中的流量推导
• 2.3 小结
• 第3章 基于AMESim的有杆抽油系统建模
• 3.1 系统仿真软件AMESim简介
• 3.1.1 AMESim软件的四个工作模块
• 3.1.2 AMESim软件的四个工作模式
• 3.1.3 AMESim仿真软件的优缺点
• 3.2 抽油系统AMESim模型的构建
• 3.2.1 柔性抽油机悬点的AMESim模型构建
• 3.2.2 抽油杆柱的AMESim模型构建
• 3.2.3 抽油泵AMESim模型的构建
• 3.2.4 构建抽油系统的AMESim模型
• 3.3 小结
• 第4章 抽油泵泵效分析
• 4.1 排量系数的研究
• 4.1.1 柱塞冲程损失系数
• 4.1.2 泵筒充满系数
• 4.1.3 液体收缩系数
• 4.1.4 漏失量系数
• 4.2 抽汲参数对泵效影响的研究
• 4.2.1 泵效分析的试验方案设计及结论
• 4.2.2 主要抽汲参数对泵效的影响分析
• 4.3 新型泵与传统泵的泵效比较
• 4.3.1 传统泵的三维图形及其抽油系统的AMESim模型
• 4.3.2 新型泵与传统泵的泵效比较
• 4.4 小结
• 第5章 泵效计算界面设计
• 5.1 数据回归分析
• 5.2 泵效计算界面设计
• 5.3 计算实例
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢