柔性连续抽油杆提捞式采油技术研究

论文摘要

本文针对低渗透、低产量油井,研制了柔性连续抽油杆提捞式抽油机采油系统。系统由地面和地下两部分组成。地面部分,即柔性连续抽油杆提捞式抽油机,包括电动机、控制装置、传动装置、制动装置、卷筒、排绳器、支架、定滑轮及井口装置;地下部分包括油管、柱塞、加重杆、柔性抽油杆柱、柱塞上行限位传感器及压力传感器等。对卷筒、电动机、井口密封装置、柔性连续抽油杆、井下管柱、柱塞、加重杆等部件进行了设计。应用Solidworks、COSMOS有限元分析软件进行了抽油机地面支架优化设计,进行了柱塞胶筒受力分析。通过大量的计算数据,回归出不同沉没度时柱塞胶筒与油管壁间正压力的经验公式,通过室内试验得出了柱塞胶筒与油管内壁的摩擦系数,为系统的载荷分析提供了依据。对柔性连续抽油杆提捞式采油系统进行了运动分析、载荷分析。分析了一次提捞过程中系统的运动规律(柱塞的位移、速度)及系统的受力情况。对油井动液面恢复动态进行了预测分析计算。推导了系统输入功率、系统输出功率以及系统效率的计算公式。分析了定时、定压两种情况下系统工作参数优化设计方法。编制了相应的设计计算软件。给出了常规抽油机—抽油泵系统和柔性连续抽油杆提捞式采油系统能耗和系统效率的对比计算实例。计算结果表明,在相同的油井条件下,与常规抽油机—抽油泵系统相比,柔性连续抽油杆提捞式抽油机采油系统效率较高,举升单位液量耗电量较低,可知柔性连续抽油杆提捞式采油系统具有较好的节能效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 柔性连续抽油杆提捞式采油系统设计
• 1.1 卷筒设计
• 1.1.1 卷筒结构和材料
• 1.1.2 卷筒主要尺寸的计算与选定
• 1.1.3 柔性抽油杆在卷筒上的固定
• 1.1.4 卷筒受力分析
• 1.1.5 卷筒强度计算
• 1.2 电动机选择及传动系统设计
• 1.2.1 电动机类型
• 1.2.2 传动系统设计
• 1.2.3 电动机功率的确定
• 1.3 地面支架设计计算
• 1.3.1 3 型抽油机地面支架设计
• 1.4 井口密封装置设计
• 1.4.1 影响密封效果及密封圈寿命的因素
• 1.4.2 密封圈的形状及材质
• 1.4.3 密封装置设计
• 1.5 柔性抽油杆研制
• 1.6 管柱工艺设计
• 1.7 柱塞设计
• 1.7.1 柱塞结构及工作原理
• 1.7.2 柱塞胶筒受力分析及计算
• 1.8 加重杆设计
• 1.9 小结
• 第二章 系统运动分析及载荷分析
• 2.1 系统工作原理
• 2.1.1 上冲程
• 2.1.2 下冲程
• 2.2 系统运动分析
• 2.2.1 上冲程运动分析
• 2.2.2 下冲程运动分析
• 2.3 系统载荷分析
• 2.3.1 下死点
• 2.3.2 上冲程
• 2.3.3 上死点
• 2.3.4 下冲程
• 2.4 本章小结
• 第三章 油井液面恢复规律研究
• 3.1 下死点动液面深度
• 3.2 液面恢复规律
• 3.3 动液面恢复规律计算实例
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统效率分析及工作参数优化设计
• 4.1 柔性连续抽油杆提捞式采油系统效率
• 4.1.1 系统输出功及输出功率
• 4.1.2 系统输入功及输入功率
• 4.1.3 系统效率
• 4.2 系统工作参数优化设计
• 4.2.1 定时提捞
• 4.2.2 定压提捞
• 4.3 与常规抽油机—抽油泵系统的比较
• 4.3.1 柔性连续抽油杆提捞式采油系统能耗及系统效率
• 4.3.2 常规抽油机井系统能耗及系统效率
• 4.3.3 计算、测试对比实例
• 4.4 本章小结
• 第五章 软件开发及应用
• 5.1 柔性抽油杆采油技术能耗系统设计软件流程与软件界面
• 5.2 软件应用
• 5.2.1 系统登录
• 5.2.2 参数设置
• 5.2.3 系统运动分析
• 5.2.4 动液面恢复规律
• 5.2.5 系统载荷分析
• 5.2.6 系统能耗及效率计算
• 5.2.7 退出系统
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 论文摘要