低产抽油机井动态参数仿真模型与提高系统效率的途径

作     者：王宏博 董世民 甘庆明 辛红 朱葛 Wang Hongbo;Dong Shimin;Gan Qingming;Xin Hong;Zhu Ge

作者机构：燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 长江大学石油工程学院湖北荆州434000 中国石油长庆油田公司油气工艺研究院陕西西安710021 

出 版 物：《石油学报》 (Acta Petrolei Sinica)

年 卷 期：2018年第39卷第11期

页      面：1299-1307页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0827[工学-核科学与技术] 0703[理学-化学] 082002[工学-油气田开发工程] 

基　　金：河北省自然科学基金项目(E201703101) 国家自然科学基金项目(No.51174175)资助 

主　　题：低产抽油机井 抽油杆柱振动 流体进泵规律 耦合动力学 排量系数 节能分析 

摘      要：综合考虑柱塞运动规律、阀球运动规律、阀隙瞬时流量与油井流入特性等因素的影响,建立了流体进泵规律与泵筒内瞬时压力的仿真模型,以此为依据改进了抽油杆柱纵向振动底部边界条件的仿真模型,进而建立了基于抽油杆柱纵向振动与流体进泵规律耦合的抽油机井示功图动态仿真模型;基于流体瞬时进泵规律,建立了抽油泵充满系数、漏失系数的仿真模型,从而改进了排量系数计算模型。对比仿真结果表明,所建立的系统动态参数仿真模型具有通用性,可以提高低沉没度供液不足油井示功图、排量系数与系统动态参数的仿真精度。仿真优化算例表明:(1)大泵径、长冲程与低冲数的抽汲参数设计原则仍然适用于低产抽油机井的节能设计,但最低冲数存在界线,同时最低冲数界限也限制了泵径上限;最低冲数界限随泵间隙的增加而增加;(2)对于严重供液不足油井,通过合理降低冲程与冲数,可以确保在油井产液量下降率低于5%的条件下,使系统效率最高提高近120%;(3)在油井产液量一定、下泵深度相同的条件下,优化冲程、冲数与泵径组合可以显著提高系统效率,仿真算例的系统效率变化范围为9.43%~17.48%;(4)在油井产液量与流压一定条件下,综合优化下泵深度、冲程、冲数与泵径可以显著提高系统效率,优化算例的系统效率由10.56%提高到31.49%。