定向井抽油泵水力分析与实验研究

论文摘要

近几年来,随着石油开采的不断深入,受地质因素复杂性的影响,定向井数量不断增多,定向井中抽油泵泵效低一直是石油工业中有待解决的问题。本文通过对影响抽油泵泵效的因素进行深入的分析,发现造成定向井抽油泵泵效低的很大一部分原因在于抽油泵本身不适合定向井生产,由于抽油泵处于倾斜状态,使得抽油泵在正常的生产过程中,漏失量增大。而造成抽油泵漏失量增大主要有两方面,一方面是泵筒与柱塞的环隙漏失量,一方面是固定阀的漏失量。为了确定抽油泵的漏失量,本文建立了测泵筒与柱塞环隙漏失量实验装置和不同倾斜角度下抽油泵效实验装置,同时在测量抽油泵泵效实验中,为确定沉没度的大小,还建立了抽油泵阀局部阻力实验。通过自行建立的3套实验装置,对两种抽油泵(常规泵和斜井泵)进行了测试,得到了相应的测试结果。通过测泵筒与柱塞的环隙漏失量的实验装置,得到了在不同倾斜角度和不同温度下两种抽油泵泵筒与柱塞的环隙漏失量随压力的变化曲线,并分析了造成两种抽油泵环隙漏失量不同的主要原因,发现了斜井泵柱塞设计在结构和材质上更适应定向井生产,并结合当前学术上普遍认可的泵筒与柱塞环隙渐缩理论模型,总结了不同情况下,泵筒与柱塞的环隙漏失量理论计算公式,并通过得到的实验数据,找到了适合定向井生产的泵筒与柱塞的漏失量公式。通过抽油泵阀局部阻力实验,得到不同粘度液流在不同倾斜角度下流过固定阀的流量与压降的关系。并绘出关系曲线。通过不同倾斜角度下抽油泵泵效实验装置,得到了在不同井斜角下,不同冲次下两种抽油泵泵效曲线,实验发现了在定向井中抽油泵泵效开始降低的临界角度,分析了倾斜角度和冲次在小于临界角度和大于临界角度时对抽油泵泵效的影响,优选出适合定向井生产的斜井泵。本课题采用理论分析和室内实验相结合的方法,结合研究的实际情况建立了的实验方案,在东北石油大学特种实验室内设计和组建了室内实验装置,通过室内实验的方法得出数据,为现场抽油泵的选择提供依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 1.论文研究的背景及意义
• 2.国内外研究现状
• 3.本文研究的主要内容
• 第一章 抽油泵相关理论
• 1.1 抽油泵的分类
• 1.2 抽油泵的工作原理
• 1.3 抽油泵表示方法
• 1.3.1 SY 5059-85 标准规定的泵表示方法
• 1.3.2 API 标准规定的泵型式及表示方法
• 1.4 抽油泵的工作特点和要求
• 1.5 影响抽油泵泵效的因素及提高泵效的措施
• 1.5.1 抽油泵效率的一般表达式
• 1.5.2 影响泵效的因素
• 1.5.3 提高泵效的措施
• 第二章 抽油泵水力分析
• 2.1 环隙漏失量相关理论
• 2.1.1 泵筒与柱塞的轴线平行时同心渐缩环隙
• 2.1.2 泵筒与柱塞的轴线平行时偏心渐缩环隙
• 2.1.3 泵筒与柱塞的轴线不平行时偏心渐缩环隙
• 2.1.4 生产中常用计算漏失量公式
• 2.2 抽油泵泵阀运动理论
• 2.2.1 泵筒内液体压力变化规律的分析与简化
• 2.2.2 泵筒内液体压力变化规律的建模
• 2.2.3 定向井泵阀开启压差的计算
• 第三章 实验方案设计
• 3.1 定向井抽油泵工作的复杂性
• 3.2 定向井抽油泵的设计
• 3.2.1 柱塞总成
• 3.2.2 固定阀总成
• 3.3 实验方案设计
• 3.3.1 实验方案的设计
• 3.3.2 要完成的技术目标
• 3.3.3 实验装置设计及实验步骤
• 第四章 定向井泵效的实验研究
• 4.1 抽油泵阀局部阻力实验结果
• 4.1.1 不同倾角下固定阀压降与流量关系
• 4.1.2 不同粘度的固定阀的压降与流量关系
• 4.2 泵筒与柱塞环隙漏失实验结果
• 4.2.1 固定阀漏失实验
• 4.2.2 柱塞与泵筒环隙漏失实验
• 4.2.3 游动阀漏失实验
• 4.2.4 不同温度下的柱塞与泵筒环隙漏失量对比
• 4.2.5 不同柱塞漏失量对比
• 4.2.6 数据拟合
• 4.3 不同倾斜角下抽油泵泵效实验
• 4.3.1 实验结果与分析
• 4.3.2 实验结论
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要