【導(dǎo)讀】氣油比、沉沒度等多種因素影響。產(chǎn)出液具有高粘度的特點，本文研究的目的則在于通。過對聚合物驅(qū)井有桿泵泵效的研究，找到合理的沖次。由于目前關(guān)于泵效的計算方法大。的泵效和實際的泵效有著一定的差距。因此，本文在綜合考慮了流體性質(zhì)、泵的結(jié)構(gòu)以

　　

【正文】 250 0150 100 150 200 250地面氣油比m3/m3充滿程度常規(guī)方法新方法 圖 43 充滿程度隨地面氣油比的變化趨勢圖 上面的 表 45為即為分別用常規(guī)方法以及新方法計算出來 的泵的充滿程度的大小與 地面氣油比 的關(guān)系。圖 43 為兩種方法計算出來的充滿程度隨 地面氣油比的變化曲線圖。 如圖可以看出，兩條曲線幾乎是重合的狀態(tài)，二者的差值相差甚小。而隨著地面氣油比的增大，兩條曲線計算而得到的泵效大小也有原來的 左右降到了 ，可以說發(fā)生了非常顯著的變化。造成發(fā)生顯著變化的原因是由于氣油比越大，進入抽油泵的氣體越多，從而影響便會越嚴重。而造成兩條曲線存在差值的原因則是由于除了氣油比的影響，其他諸如生產(chǎn)參數(shù)，泵的結(jié)構(gòu)，粘度等因素也會對其造成相應(yīng)的影響，只不過相對于地面氣油比，影響要小的多，聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度敏感性分析 25 所以并沒有完全重合而是兩條曲線十分接近。 沖程對 充滿程度的影響 表 46 充滿程度與沖程的變化關(guān)系 沖程 /m Sy β 1 β 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 8沖程/m充滿程度常規(guī)方法新方法 圖 44 充滿程度隨沖程的變化趨勢圖 上面的 表 46為即 為分別用常規(guī)方法以及新方法計算出來的泵的充滿程度的大小與沖程的關(guān)系。圖 44為兩種方法計算出來的充滿程度隨沖程的變化曲線圖。和之前粘度類似，從公式（ 33）即? ? ? ? ? ?501=101+ 1 1scowocRp Y T p m fb T p? ??????? ? ? ?可以看出在用常規(guī)算法計算泵的充滿程度時，充滿程度大小與沖程無關(guān)，所以也就是在定量參數(shù)計算下得到的結(jié)果，故為一條不變的直線。在用新方法討論充滿程聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度敏感性分析 26 度隨沖程的變化時，會發(fā)現(xiàn)隨著沖程的增大充滿程度是逐漸升高的。造成這種現(xiàn)象的主要原因是因為沖次為定值即不變時，沖程的增大會使得柱塞讓出體積增大，泵內(nèi)容積增大，從 而進泵流體的流量也會增大，進而使得充滿程度增大。在增大到后期從數(shù)據(jù)以及圖表中不難看出增大幅度會慢慢減小，這是由于這個計算模型假定的是 沖次 不變，那么沖程的增大勢必說明柱塞的運動速度加快，柱塞運動速度加快便會使得泵內(nèi)流體不穩(wěn)定流增大，也就是說紊流增大從而部分氣體會因此析出，所以會發(fā)現(xiàn)當(dāng)沖程增大到一定程度時，繼續(xù)增大沖程泵的充滿程度會由于沖程的增加增大量便少。 當(dāng)然從上述結(jié)論中我們也不難得出，長沖程的抽油機不單單是對于泵的排量有提高的作用，同時還會提高泵的充滿系數(shù)。 沖次對 充滿程度的影響 沖次 大小與充滿程度的關(guān)系 表 47 充滿程度與 沖次 的變化關(guān)系 沖次 N/min1 Sy β 1 β 2 3 4 6 8 10 12 聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度敏感性分析 27 0 2 4 6 8 10 12 14沖刺/ m i n1充滿程度常規(guī)方法新方法 圖 45 充滿程度隨沖次的變化趨勢圖 上面的 表 47為即為分別用常規(guī)方法以及新方法計算出來的泵的 充滿程度的大小與沖次的關(guān)系。圖 45為兩種方法計算出來的充滿程度隨沖次的變化曲線圖。常規(guī)方法計算得到的充滿程度類似上文提到的關(guān)于用常規(guī)方法計算而得的沖程與充滿程度的關(guān)系，為一條不變的曲線，原因同樣是因為在用常規(guī)算法計算泵的充滿程度時，充滿程度大小與 沖次 無關(guān)，也就是在定量參數(shù)計算下得到的結(jié)果。相比于常規(guī)方法的計算結(jié)果，用新方法計算而得到的泵的充滿程度隨著 沖次 的增加呈現(xiàn)的是一個逐漸下降的趨勢。造成下降的原因是因為當(dāng) 沖次 比較小的時候，流體的流動相對穩(wěn)定，不穩(wěn)定流動的慣性影響相對較小，即紊流程度較弱。而沖程不變時， 隨著沖次的增加，會造成柱塞的運動速度增大，此時進泵的流體速度也會隨之增大，泵內(nèi)液體流動不穩(wěn)定，從而會有大量氣體的析出，便降低了泵的充滿程度。同時，柱塞的運動速度增大，也會增大無效沖程，降低了泵的充滿程度。 除此之外， 由于 沖次 的降低，泵內(nèi)壓力的降低速度便會減慢，壓力降低減慢直接使得凝析氣和溶解氣減少，從而上沖程剛開始游動閥關(guān)閉時，游動閥與固定閥之間聚集的氣體的有效長度和泵內(nèi)凝析氣所占用的一部分沖程長度都會減少。同時，由于沖次的降低，每一沖程的排油時間便會增加，油氣在還沒有進泵的時候，就會有較為充裕的時間進行分離 ，從而便會減少進入泵腔的氣體。所以理想化的結(jié)果就是想辦法盡量降低泵的 沖次 ，但是盡可能降低泵的 沖次 在實際的生產(chǎn)工作中卻是不現(xiàn)實的。 聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度敏感性分析 28 聚合物驅(qū)井有桿泵合理 沖次 的分析 我們在上一節(jié)已經(jīng)討論出了充滿程度隨沖次的變化關(guān)系，即隨著沖次的不斷增加充滿程度時不斷降低的。那么接下來，我們將要根據(jù) 聚合物驅(qū)井條件下 產(chǎn)液量計算公式來尋求下在以上模型參數(shù)的情況下，能否找到?jīng)_次與產(chǎn)量之間的關(guān)系，從而尋求到一個極大值值域，找到最合理的沖次范圍。 實際產(chǎn)量公式可寫為 公式（ 41） ： =1440 pQ f sn? （ 41） 1 B?? ? ? ? ?? ? ? ? （ 42） 24p Df ?? （ 43） 式 中： Q 為實際產(chǎn)液量， m3/d， fp 為柱塞截面積， m2； D 為泵徑， m； η 為泵效 ； η λ 為考慮抽油桿柱和油管柱彈性伸縮后的柱塞沖程與光桿沖程之比； η 1為泵漏失對泵效影響的漏失系數(shù)； η B 是考慮地面原油脫氣引起體積收縮對泵效計算的影響。 在本次的計算模型中，忽略濾失系數(shù)等因素的影響，即將 η λ 、 η η B 視作為 1，也就是默認計算 中 η =β 。這樣，計算公式就可修正為 公式（ 44） =1440 pQ f sn? （ 44） 上述式中的系數(shù)在前文中均已給出或已求得，所以直接將各系數(shù)代入，求得一下結(jié)果。 表 48 沖次對 實際排量 的影響 沖次 /min1 Q 1 2 3 4 6 8 10 12 聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度敏感性分析 29 0 2 4 6 8 10 12 14沖次/ m i n1實際排量/m3d1 圖 46 實際排量隨沖次的變化曲線 上述表 48 即為實際排量隨沖次的變化情況，而圖 46 則是二者的變 化曲線。圖中不難看出二者關(guān)系是一條一直在上升的曲線。并未得到希望得到的極值點 ，造成這個現(xiàn)象的主要原因是因為本實驗案列在取例時，由于系數(shù)是按照聚合物驅(qū)井的實際情況進行的選取，最終計算出的沖次大小不太大，即當(dāng)沖次為 2 次 /min1時，充滿程度計算得到的大小為 。而當(dāng)沖次為 12 次 /min1時，充滿程度大小為 ，變化量非常小。去考慮變化梯度，會發(fā)現(xiàn)充滿程度的大小變化量要遠小于沖次的增加梯度。 沖次的增加速度較快便會表現(xiàn)在實際產(chǎn)量的增加較快，從而便沒有出現(xiàn)我們期待得到的極值點。但是從曲線中卻不難看出曲 線的斜率是在發(fā)生變化的，所以如果可以讓沖次處于斜率最大處便是一個合理的范圍。 各區(qū)間斜率如表 49 所示 表 49 各區(qū)間斜率大小 沖次 區(qū)間 2區(qū)間 4區(qū)間 6區(qū)間 8區(qū)間 10區(qū)間 12區(qū)間 斜率 從上表中可以看出，當(dāng)沖次大小處于 16 次 /min1 時，實際實際產(chǎn)量都保持著一個較快的增長速度，而隨著沖次的增大，盡管實際產(chǎn)量可以達到一個較大的值，但實際上產(chǎn)量的增長幅度很小，因而綜合考慮泵效大小，產(chǎn)量增長幅度等因素，認為當(dāng)沖 次處于時為合理沖次 16 次 /min1時為合理沖次 從工藝上來講，降低有桿泵井 沖次 的方法有四種，包括使用電磁調(diào)速電機、使用高級數(shù)電機、縮小電機皮帶輪直徑、使用變頻調(diào)速器。但這幾種方法卻各有其局限性。例如，使用高級數(shù)電機雖然可以一定程度地上降低轉(zhuǎn)速，但從經(jīng)濟角度來考慮費用太高，可調(diào)的最小沖次大概在 4 min次 / ；使用電磁調(diào)速電機雖然可聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度敏感性分析 30 調(diào)沖次范圍較廣，在 09到 次 /min ，但該裝置耗能太大，雖然降低了沖次但是高耗能依然會增大成本，同時維 修費也很高；縮小皮帶輪直徑雖然可以將最小沖次降到 4 min次 / ，但由于過小時皮帶輪和皮帶間會因為包角太小而發(fā)生打滑；變頻調(diào)速器不僅壽命短，同時成本也高。從以上工藝局限性便可看出，在實際生產(chǎn)中想要將沖次降低到既小，同時又能滿足各方面要求，還是難度非常大的。 從理論角度結(jié)合工藝來考慮，沖次在 16 次 /min1 都是可以接受的。目前已有油田采油廠 可以將沖次降到非常低 ，盡管還沒有完全的在全國各油田普及應(yīng)用，但是科技攻關(guān)的成功也在提示我們，沖次減低的同時降低能量消耗，降低成本并 非沒有可能。低沖次有桿泵抽油井不僅可以提高整體的開采效率，同時便于維護，可以延長檢泵周期，所以我們在選擇沖次時還應(yīng) 在綜合考慮泵充滿程度以及產(chǎn)量等生產(chǎn)結(jié)果的大小， 將沖次調(diào)小到一定范圍， 不能顧此失彼一位追求泵充滿程度之大亦或是追求產(chǎn)量 。 故 根據(jù)上文分析 16 次 /min1 的沖刺范圍都 是 聚合物驅(qū)井 合理的范圍。 結(jié)論 31 第 5 章 結(jié)論 （ 1） 由于常規(guī)方法測得泵的充滿程度的值只是在考慮氣體的影響的情況下而測得的，因而大小 會和實際值會存在著一定的偏差。本文中建立的模型在考慮氣體的基礎(chǔ)上又綜合考慮了聚合物驅(qū)水溶液的沉沒壓力、地面氣油比 、流體粘度、沖程以及沖次的影響，從而形成了一套新的綜合算法。 （ 2） 聚合物水溶液符合冪律流體的流變規(guī)律，會受到溫度和聚合物濃度的影響。隨著溫度的增大聚合物水溶液的粘度會下降，而隨著濃度增加聚合物水溶液粘度會增大 。 （ 3） 沉沒度、原油粘度、地面氣油比以及泵的工作參數(shù)的大小都會影響到最終計算而得的泵效的大小。且計算而得的值都要小于常規(guī)方法計算而得的泵效的值。 沉沒度的增加會造成泵充滿程度的增加；粘度的增加會造成泵效一定程度的下降； 地面氣油比的增加會使泵效發(fā)生顯著的下降；而沖程的增大則會增加充滿程度，但卻始終小于常規(guī)算法計算而 得到的充滿程度。 （ 4） 沖次的增加會使得泵的充滿程度下降， 在結(jié)合實際產(chǎn)量下發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量隨著沖刺的增加而增加，產(chǎn)量的增幅隨著沖次的增加而降低，當(dāng)沖次處于16 次 /min1時的實際產(chǎn)量的變化率最大，結(jié)合工藝角度來考慮認為 16次 /min1為合理的沖次。 致 謝 32 致 謝 畢業(yè)設(shè)計論文部分終于要畫上了句號?；厥走@幾個月的努力，心酸中夾帶著快樂，最終成果出來之時一種喜悅之情涌上心頭。當(dāng)然成果并未我一個人的努力，也是大家一起共同努力的成果 首先需要感謝的是輔導(dǎo)我的導(dǎo)師王衛(wèi)陽王老師。王老師待人和諧，為人師表，并且知識淵博，在這 幾個月的過程中王老師盡心盡力地為我們進行輔導(dǎo)，無論是學(xué)術(shù)技術(shù)問題還是生活問題，亦或是心里問題，王老師都會非常耐心的為我指點，出謀劃策。 并且王老師非常的負責(zé)任，在畢業(yè)設(shè)計這段時間多次督促我們完成每個階段的任務(wù)，并且嚴格按照要求向老師進行了匯報。為了我們的畢業(yè)設(shè)計，老師多次放棄自己休息的時間到學(xué)校來給我們進行輔導(dǎo)。王老師的為人與教學(xué)態(tài)度也是令我敬佩與感謝。因此，在此首先要向王老師致以誠摯的謝意。 其次需要感謝的是背后支持我的父母，在做畢業(yè)設(shè)計的這段時間，有時會因計算出錯而煩惱不已，每每這種時刻，父母總會耐心的安 慰我給我支持，讓我覺得自己并不孤單。有家人在背后的強烈支持也使得我在做畢業(yè)設(shè)計時有了更多的信心與動力。 最后感謝在做畢設(shè)這段時間為我出謀劃策，一起商討研究的楊海維，馬寧望等同學(xué)，正是有了 老師的指導(dǎo)基礎(chǔ)上結(jié)合了 他們的建議，很多時候非常棘手的問題便會迎刃而解，和他們在一起也讓我感受到了團隊的重要性。 中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 33 參考文獻 [1] 張琪 .采油工程原理與設(shè)計 [M] . 東營 ： 中國石油 大學(xué)出版社， [2] 蔣漢青，李福軍，曹廣勝 .多相流體進泵規(guī)律對泵效的影響 [J].大慶石油學(xué)院學(xué)報， [3] 夏惠芬， 李福軍 .有桿泵動態(tài)充滿程度的計算 [J].石油學(xué)報， [4] 王克亮 .計算有桿泵的一種新方法 [J].鉆采工藝， [5] 董世民，崔曉華 .計算抽油泵充滿系數(shù)新方法 [J].石油機械， [6] 蔡道剛，李穎川， 牟勇 . 氣體影響抽油泵充滿系數(shù)的 .石油機械， 精確算法 [J]， [7] 朱 君 ， 王 東 ， 董海洋 .高含水期油井氣體對泵效的影響分析 [J]，大慶石油學(xué)院學(xué)報， [8] 王壯舉 .有桿泵 沖次 調(diào)整與泵效因素探討 [J]，江漢石油職工大學(xué)學(xué)報， [9] 王衛(wèi)陽 ， 萬國強 ， 呂新波 .基于動態(tài)模擬的有桿泵充滿程度計算新方法 [J]，石油機械， 20