【正文】 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(tuán)隊的重要性。 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。王老師的為人與教學(xué)態(tài)度也是令我敬佩與感謝。 并且王老師非常的負(fù)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(yán)格按照要求向老師進(jìn)行了匯報。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。 致 謝 32 致 謝 畢業(yè)設(shè)計論文部分終于要畫上了句號。 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。 （ 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。 （ 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。 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。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(hù)，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 。 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。例如，使用高級數(shù)電機(jī)雖然可以一定程度地上降低轉(zhuǎn)速，但從經(jīng)濟(jì)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(jī)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。 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(dá)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(rèn)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(jī)、使用高級數(shù)電機(jī)、縮小電機(jī)皮帶輪直徑、使用變頻調(diào)速器。 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。而當(dāng)沖次為 12 次 /min1時，充滿程度大小為 ，變化量非常小。圖中不難看出二者關(guān)系是一條一直在上升的曲線。 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/m3 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(rèn)計算 中 η =β 。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。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。 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。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(jìn)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。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。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。 當(dāng)然從上述結(jié)論中我們也不難得出，長沖程的抽油機(jī)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)。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(jìn)泵流體的流量也會增大，進(jìn)而使得充滿程度增大。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。 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。造成發(fā)生顯著變化的原因是由于氣油比越大，進(jìn)入抽油泵的氣體越多，從而影響便會越嚴(yán)重。 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。 地面氣油比 對 充滿程 度的影響 表 45 充滿程度與地面氣油比的變化關(guān)系 地面氣油比 m3/m3 Sy β 1 β 60 80 100 150 200 250 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。由上述曲線我們不難看出，用常規(guī)方法計算得到的充滿程度不隨粘 度的變化，而用新方法計算而得到的充滿程度會隨粘度的逐漸增大呈 下降的趨勢。 流體 粘度對 充滿程度的影響 表 44 充滿程度與原油粘度的變化關(guān)系 粘度 /mPa?s η Sy β 1 β 10 20 40 80 150 圖 42 充滿程度隨粘度的變化趨勢圖 010 40 80 120 160粘度mPa ?s充滿程度常規(guī)方法新方法 上面的 表 44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粘度的關(guān)系。圖 41 為兩種方法計算出來的充滿程度隨沉沒壓力的變化曲線圖。 其中包括 表 41 計算中 一直作為 常量的參數(shù)與數(shù)值表 參數(shù) a po fw m Y bo 數(shù)值 40m3/(m3?MPa) 105pa 0 1 參數(shù) T0 T D dv Rs 數(shù)值 293k 353k 38mm 20mm 90m3/m3 其他參數(shù)當(dāng)作為常量時的大小為： 表 42 計算 中 當(dāng)作為常量時的參數(shù)與數(shù)值表 參數(shù) μ n s pc 數(shù)值 6min1 3m 在之后的計算中，我們將 之前的公式（ 33）即： ? ? ? ? ? ?501=101+ 1 1scowocRp Y T p m fb T p? ??????? ? ? ? （ 33） 計算出來的結(jié)果定義為常規(guī)方法計算的充滿程度，記做 β 1，將公式（ 325）即： 聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度敏感性分析 22 2 3 2 3332 2 3 2 2 3 3q q p q q p A D B SBDS??? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? （ 325） 計算出來的結(jié)果定義為新方法計算的充滿程度，記做 β 。 聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度敏感性分析 21 第 4 章 聚合物驅(qū)井有桿泵充滿程度 敏感性分析 由以上模型便得出了泵的充滿系數(shù)與地面氣油比、沉沒壓力、粘度，沖程、沖次 等影響因素的關(guān)系式，下面將針對以上這些因素，作為變量，利用原始的充滿系數(shù)計算方法與上述經(jīng)過修正后得到的計算方法分別計算泵的充滿系數(shù)并在次基礎(chǔ)上通過分析曲線的走勢找到在相同的生產(chǎn)參數(shù)的影響下不同因素對于聚合物驅(qū)井泵效的 影響。并根據(jù)以上（ 325）公式聯(lián)系上述之前各系數(shù)關(guān)系便可通 過程序確定各工作參數(shù)以及原油性質(zhì)對于泵充滿程度的影響。即 1a? ； AD BSb BD????????； cA S C p Dc BD????? ????； cpSd BD? 在已知了四個系數(shù) a、 b、 c、 d 的代數(shù)式后，便可根據(jù)公式求出 p、 q 兩個未知量 （ 318）和（ 319） 。這部分應(yīng)該注意到此 A、 B、 C、 D 并非一元三次方程的系數(shù) a、 b、 c、 d。據(jù)以上公式（ 316）便可求出 x。 將 A、 B、 C、 D 帶入到上述方程中，并解方程。 聯(lián) 立 (38)、（ 39）、（ 310） 再根據(jù) 圖 32 即可找到流量系數(shù)與 粘度的關(guān)系 。 在抽汲過程中 ，通過閥的液流速度隨柱塞運動速度而變。 泵充滿系數(shù)計算方法的修正 泵內(nèi)流體進(jìn)泵工程中，應(yīng)遵循能量守恒 定律，此時伯努利方程的表達(dá)式即為聚合物驅(qū)油井有桿泵充滿程度計算方法 17 公式（ 34） ： pc y Pp SHgg??? ? ? ? （ 34） 上述式中： pc 表示的是泵的入口壓力， Pa； ρ 表示的是流體密度， kg/m3；Sy 表示的是泵內(nèi)液面高度， m； pp 表示的是泵內(nèi)氣體壓力， Pa； H? 表示的是流體通過固定閥時的水頭損失， m； g 為重力加速度， m/s2。 但是如果用上述的方法去計算實際的泵效，則會發(fā)現(xiàn)所計算出來的泵的充滿程度結(jié)果要相對高一些尤其是對于像聚合物驅(qū)這種高粘度的油井或者沉沒度較高的油井，上述情況則更加的明顯 。 上面式子中的 R 的計算可以通過標(biāo)準(zhǔn)狀況下即原油在完全脫氣后所測得的地面氣油比 Rs 計算而得： 把 Rs 扣除掉泵在吸入時溶解到原油中氣體的體積，之后把所得到的差值換算到抽油泵吸入處相應(yīng)的狀態(tài)而得到，從而 R 可用公式（ 32） ： ? ? ? ? ? ?5010= 1 1scowocRpR Y T p m fb T p??????? ? ? ? （ 32） 上述式中： Rs 即為標(biāo)況下原油完全脫氣后計算所得地面氣油比 ， m3/m3； pc表示的是泵的入口壓力 ， Pa； α 表示的是溶解系數(shù)， m3/（ m3?Pa） ； fw 為含水率；bo 表示的是原油體積系數(shù)； T 表示的是泵入口處的溫度， K； Po 表示的是標(biāo)準(zhǔn)壓力， Pa； Y 表示的是天然氣的壓縮因子； T0 為地面溫度， K； m 表示的是分離出來的氣體與入油套空間部分的比例。 β 越小則泵效也就越低。一般情況下，用 β 來表示氣體的影響程度。聚合物驅(qū)油井有桿泵充滿程度計算方法 15 第 3 章 聚合物驅(qū)油井有桿泵充滿程度計算方法 以上我們便對于聚合物驅(qū)有了一個初步的了解，本章中將在考慮氣體影響以及進(jìn)行公式修正后建立一個計算泵效的模型并求解。 s； K 為稠度系數(shù)，mPa 用 數(shù)學(xué)回歸法 對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出流變參數(shù) K、 n 值與聚合物濃度之間 的關(guān)系式如表 22 所示，式中 Cp:聚合物溶液濃度， mg/L： 表 22 流變參數(shù)與聚合物濃度的關(guān)系式 溫度 稠度系數(shù) K/mPas； K 為非牛頓流體稠度系數(shù)， mPa 0 1 2 3 4 5 0 200 400 600 800 1000 1200 剪切速率 /s 1 粘度/mPa 隨著溫度的增加， 聚合物分子在各自的溶液中運動速度加快，分子間的作用力減弱，導(dǎo)致剪切變稀的特性逐漸減弱、非牛頓性逐漸減弱。原因是由于聚合物大分子具有較強(qiáng)的分子間引力，隨著聚合物溶液質(zhì)量濃度的增加，聚合物分子間的距離逐漸縮短，分子間引力逐漸加強(qiáng)，加劇