液压驱动螺杆泵油井生产系统的优化设计及软件开发

论文摘要

液力驱动螺杆泵采油系统由于适用性强、可靠性高等优点,作为新型的机采技术有着广阔应用前景。但是由于目前液力驱动螺杆泵采油系统的配套技术尚是空白,使得液力驱动螺杆泵采油系统在国内的应用比较有限。随着采油生产对非常规机采技术需要的日益加强,研究液力驱动螺杆泵采油系统的特性和配套技术,建立其优化生产理论具有重要的现实和理论意义。本文在借鉴常规机采理论的基础上,根据液力驱动螺杆泵采系统油的特性,建立了配套的优化生产方法;在考虑动力液对多相流影响的基础上,重新定义了井下环空多相流的计算方法;综合考虑螺杆泵与液力马达的工作特性,给出了机组优化匹配的方法。建立了各子系统效率的计算方法,给出了系统效率与子系统的映射关系,并系统地分析了螺杆泵、液力马达的结构参数和油井的生产参数对整个系统效率的影响。结果表明机组的合理设计和抽汲参数的优化是提高系统效率的有效途径。应用VC和SQL,开发了配套的软件,使其支持多相流分析结果的三维视景输出。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第1章 前言
• 1.1 概述
• 1.1.1 液压驱动螺杆泵采油简介
• 1.1.2 液压驱动螺杆泵采油的特点
• 1.2 研究现状
• 1.3 论文的主要研究内容
• 第2章 采油系统构成和井下主要部件的参数与特性
• 2.1 液压驱动螺杆泵采油组成
• 2.2 螺杆泵的结构和基本参数
• 2.2.1 螺杆泵的结构
• 2.2.2 螺杆泵的工作原理
• 2.2.3 螺杆泵排量的确定
• 2.2.4 螺杆泵扬程的确定
• 2.2.5 螺杆泵功率的确定
• 2.2.6 螺杆泵扭矩的计算
• 2.3 液马达的结构和基本参数
• 2.3.1 液马达的结构
• 2.3.2 液马达的过流面积的计算
• 2.3.3 液马达的排量
• 2.3.4 液马达压力降的确定
• 2.4 马达结构参数的优化分析
• 2.4.1 液力马达头数与马达压降的关系
• 2.4.2 液力马达头数与扭矩的关系
• 2.4.3 液力马达头数与功率的关系
• 2.4.4 液力马达头数与动力液排量的关系
• 2.5 本章小结
• 第3章 井下流体流动分析与数学模型的建立
• 3.1 动力液下输流动的数学模型
• 3.2 混合物上返过程的数学模型
• 3.2.1 流体的温度分布
• 3.2.2 流体物性参数的确定
• 3.2.3 流体流态的确定和压降的计算
• 3.3 环形空间多相流的流动分析
• 3.3.1 定向井管流的基本要素
• 3.3.2 多相流的分析基本参数
• 3.3.3 分析的步骤
• 3.3.4 多相流的具体分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 液力驱动螺杆泵采油系统效率分析
• 4.1 系统总效率
• 4.1.1 系统总效率的确定
• 4.1.2 有效功率
• 4.2 各子系统效率
• 4.2.1 螺杆泵效率
• 4.2.2 液力马达的效率
• 4.2.3 水力效率
• 4.3 排量系数
• 4.3.1 容积影响系数
• 4.3.2 地层地面体积修正系数
• 4.3.3 充满系数
• 4.4 系统效率的计算分析
• 4.4.1 螺杆泵结构参数与系统效率的关系
• 4.4.2 油井生产参数与系统效率的关系
• 4.5 本章小节
• 第5章 油井生产系统匹配方法
• 5.1 油井的产能预测
• 5.1.1 采油指数与产量分析
• 5.1.2 油井流入动态分析
• 5.2 下泵深度的确定
• 5.2.1 沉没压力的确定
• 5.2.2 下泵深度的确定
• 5.3 动力液排量的确定
• 5.4 采油系统的优化设计
• 5.4.1 优化设计方法的确定
• 5.4.2 优化模型
• 5.5 优化设计分析
• 5.5.1 油井产能的确定
• 5.5.2 对油管环空系统的生产优化设计
• 5.5.3 对套管环空系统的生产优化设计
• 5.6 本章小结
• 第6章 优化系统的软件开发
• 6.1 功能介绍
• 6.1.1 油井下泵计算
• 6.1.2 最优工况计算
• 6.2 具体实例
• 6.2.1 数据管理
• 6.2.2 匹配计算
• 6.2.3 结果及输出
• 6.2.4 收敛分析
• 6.2.5 优化计算结果
• 6.2.6 多相流视景
• 6.3 本章小结
• 第7章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果