有桿抽油井工程診斷方法及其程序畢業(yè)論文-預覽頁
【正文】 復雜，沒有得到推廣應用[5]。1969年8月，美國有桿泵研究股份公司與中西部研究所經美國石油學會采油設備標準委員會批準，發(fā)表API標準示功圖。隨后出現了各種診斷系統(tǒng)。1990年。上述研究成果有力地推進了有桿抽油系統(tǒng)故障診斷技術的進一步發(fā)展，但是，由于抽油泵工況診斷極其復雜，我國油田的抽油丼故障診斷還沒有實現智能化，還處在人工診斷階段，有待于進一步深入研究[5]。第二章 游梁式抽油機動力學特性分析游梁式抽油機可以分為常規(guī)型、前置型、異相型等幾種類型。游梁式抽油機主要由游梁—連桿—曲柄機構、減速機構、動力設備和輔助裝置等四部分組成，游梁式抽油機工作時，電動機通過傳動皮帶將高速旋轉運動傳遞給減速器的輸出軸，經減速后由低速旋轉的曲柄通過四連桿機構帶動游梁作上下往復擺動。它是目前使用最廣的一種抽油機。為了便于分析可簡化為簡諧運動和曲柄滑塊機構。令=r/l，懸點的運動規(guī)律為[6] (24) (25) (26)由式（26）對求導并令其等于0，可求得在和（上、下死點）處懸點的最大加速度。 H—游梁軸中心到底座底部的高度。 —驢頭在上死點位置的ψ角。模擬上述的模型來求解抽油機的動力學各參數,并繪制運動規(guī)律的曲線圖. 懸點運動計算實例應用上述方法編寫的VB程序,代入CYJ11348B（常規(guī)型）抽油機各參數值，即A=3m。I=。直井有桿泵抽油系統(tǒng)抽油桿在工作時，任意井深位置處截取單元桿段和微元段進行單元體受力分析(如圖31a、b所示)，抽油桿柱的軸向負荷由以下幾項所組成：圖31 抽油桿柱微元受力示意圖（1） 抽油桿柱自重，作用方向垂直向下；（2） 油井液體對抽油桿柱的液體靜壓力，作用方向垂直于抽油桿柱軸線向上；（3） 油管內液柱在抽油泵有效面積（即柱塞面積減去相連抽油桿面積）上所產生的液體負荷，其方向垂直于柱塞表面向下；（4） 油管外液柱對柱塞下表面的液體壓力，其方向垂直于柱塞表面向上；（5） 抽油桿柱與液柱運動所產生的慣性負荷。由式（33）可得描述抽油桿柱動力學特性的波動方程： （34）式中 α——聲波傳遞速度，m/s； c——阻尼系數，s1。 診斷數學模型的建立有桿抽油系統(tǒng)診斷數學模型包含描述抽桿柱動力學特性的波動方程、邊界條件和連續(xù)性條件（多級組合桿）[1]。即： （37）式中 Wr——抽油桿柱在井液中的重量，N；L(t)——實測示功圖載荷,N；D(t)——光桿動載荷，N。設驢頭下死點為x坐標原點，向下為正。用計算機進行計算，可以得到井下抽油桿柱任意斷面和泵處的功圖[1]。（i=1…M抽油桿級數） （319）對于診斷模型，時間步長Δt的選取,在滿足解收斂的條件下，Δt越小，精度越高，計算時間越長。 圖32 有限差分格式 圖33 波動方程的差分三角形（1）i=0,第一層（即地面值）位移由位移傳感器測得： (320) （2）i=1,第二層可由載荷傳感所測得的載荷和地面位移，根據虎克定律獲得。例如，要計算需要知道，而它是不存在的，要計算，需要知道，它也是不存在的。相反，如果誤差的影響是可以控制的，差分格式的解基本上能計算出來，那么，這種差分格式就認為是穩(wěn)定的。在泵處，上沖程時固定固定凡爾打開，游動凡爾關閉，其靜載荷為 （325）式中 p0——泵排出壓力，Pa； Pi——泵吸入壓力，Pa?，F計算粘滯阻尼系數的公式較多，本文采用張琪基于等摩擦功原理推導出的粘滯阻尼系數計算公式[7]。 多級桿阻尼系數的計算對于多級組合抽油桿柱，由于各級抽油桿直徑不同，桿管的環(huán)形截面積不同，同樣長度的各級桿在一個循環(huán)中的粘滯摩擦功也不同。 井下抽油泵工況分析計算得到井下泵功圖，通過其形狀分析，可以判斷泵是否工作正常以及不正常原因[8]，典型的泵理論示功圖如圖41所示： 圖41典型情況下的泵理論示功圖 圖中橫坐標為位移，縱坐標為載荷。 示功圖故障分類抽油機井的計算機診斷是通過載荷傳感器和位移傳感器在地面測得不同時間光桿載荷和位移的變化關系（地面示功圖），然后利用數學方法借助于計算機來求得各級抽油桿柱截面和泵上的載荷及位移（泵功圖），從而繪出井下示功圖，然后診斷油井故障。下面以新疆油田生產數據為例，對工況進行診斷。通過觀察泵功圖的形狀，可以分析井下泵的工況。例二：油井基本數據資料如下表：抽油機型號生產廠家蘭通沖次,min16泵徑,mm44泵型桿式泵沖程油壓,MPa套壓,MPa地面原油粘度,50日產液量,m3/d含水率,%氣相對密度油相對密度水相對密度1泵深,m油管內徑,mm62油管錨定錨定氣油比,m3/m323桿柱組合φ19+φ22抽油桿類型 鋼桿由以上數據得泵工況診斷泵示功圖（圖56），與實測泵示功圖（圖57）進行對比分析，圖57 實測泵示功圖圖56 診斷泵示功圖經診斷分析，從泵功圖可以看出該井泵示功圖為一矩形，認為工況診斷正常，抽油系統(tǒng)正常生產。通過本設計，得出了以下幾點結論：（1） 分析抽油機的運動特性，建立常規(guī)型抽油機的運動規(guī)律模型，繪出了抽油機懸點位移、速度、加速度的曲線圖；（2） 通過建立診斷數學模型，然后利用VB語言編寫程序對模型進行數值求解，計算出各級抽油桿柱截面和泵上的載荷及位移，從而繪出井下示功圖，并根據它們來判斷和分析井下工況，實現有桿抽油系統(tǒng)工況的計算機診斷；（3） 根據所編程序對實際生產井進行實例計算，診斷油井工況，驗證模型的正確
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