為了合(hé)理配置螺杆泵井的生產參數,使井和泵匹配,基於螺杆泵溫度場以及泵內流體壓力分布規律,以定(dìng)子工(gōng)作條件(jiàn)和泵舉升性能為依(yī)據,建立了地麵驅動螺杆泵井方案校核方法,繪製了方案校(xiào)核圖版。將生產方案劃分為“合理方案區”、“燒(shāo)泵(bèng)區”和“泵‘擊穿’區”,提出了高效點和係統效率曲線(xiàn)相結合的生產參數優選方法,並以真實(shí)油井為例進行(háng)了計算分析。結果表明:高轉速和高下泵深(shēn)度會增加定子(zǐ)溫度和泵舉升高度,當其超過螺杆泵的臨界使用值時即會引發“燒泵”和泵“擊穿”現象。在現(xiàn)場應用中應根(gēn)據方案校核圖版上的高效點和係統效率(lǜ)曲線優選最佳生產參數(shù)組合,避開(kāi)燒泵(bèng)區和泵“擊穿”區,以延長螺杆泵井(jǐng)的檢(jiǎn)泵周期,提高經濟效益。
地麵驅動螺杆泵井采油技術(shù)作為一種新興的人工舉升方式,因其具有較(jiào)高的適應性,在國內外油田得到了廣泛的應用。“十二五”期間,國內螺杆泵的自主研發已成熟配套,但在現場實際應用中,因對螺杆泵的特性和井的生產能力認識不(bú)足,導致螺杆泵井的生產參數選擇不合理.目前,地麵驅(qū)動螺(luó)杆泵井運行(háng)麵臨的最大問題是燒泵現象.如何提高泵的壽(shòu)命,延長檢泵周期是石油工作者亟需解決的問題[2].近年來,國內外專家學(xué)者在井泵的匹配以及螺杆泵井的診斷與自動調控係統的開發方麵做了大量的工作,取得(dé)了(le)一定的成果.筆者前期對(duì)螺杆泵定轉子溫度場分布以及(jí)泵內流體(tǐ)壓(yā)力(lì)和溫度的分(fèn)布規律進行了研究.文中在此基礎上建(jiàn)立地麵驅動螺杆泵係(xì)統工況校核方法,對不(bú)同(tóng)生產參數組合進行校核分析,根據(jù)係統效率曲(qǔ)線優(yōu)選最佳生產參數組合,並將計算結果(guǒ)繪製(zhì)成方案(àn)校核圖(tú)版。
1、數(shù)學模型
1.1、定子生熱率模型
螺杆泵定子襯套橡膠具(jù)有黏彈(dàn)性,在其變形過程中,一部分能量被儲存,另一部分能量被損耗轉化成熱量(滯後生熱),使溫(wēn)度升高.轉子旋轉過程中單位時間內定子單元體產生的(de)熱量(liàng),即平均節點生熱率為(wéi)
地麵驅動螺杆泵井合(hé)理(lǐ)生產參數配置方法
式中:E'為黏彈性材料(liào)在形變過程中由於彈性(xìng)變形而儲存的能(néng)量,即儲能模量,E'=σ0/ε0cosα,MPa;E″為黏彈性材(cái)料(liào)在形(xíng)變過(guò)程中由於黏性變形(不(bú)可逆)而損耗的能量,即損耗模量,E″=σ0/ε0sinα,MPa;n為轉子(zǐ)轉速(sù),r/s;σ0為定子襯套節點(diǎn)的最大應力,MPa;ε0為定子襯套節點的最大應變;α為黏彈性材料在形變(biàn)過程中應力落後(hòu)於應變的角度,即滯後角,rad。
1.2、摩擦生熱模型(xíng)
螺杆泵(bèng)定轉子之間為(wéi)過盈配合,轉(zhuǎn)子自轉的同時在定子型腔內做周期往複運動,轉子1個轉動周(zhōu)期內(nèi)定轉子(zǐ)摩擦產生的熱量(liàng)為
地麵驅動螺杆泵井合理生產參數配置(zhì)方法
結論
1)通過對螺(luó)杆泵定、轉子溫度,泵內流體壓力和溫度耦合求解,還原了實際生產(chǎn)條件下螺(luó)杆泵的井下工況.
2)基於定子溫度要求和泵舉升性能要求,建立了螺杆泵井生產方案安全校核方法.將螺(luó)杆泵井生產方案劃分為“合理(lǐ)方案區”、“燒泵區”和“泵‘擊穿’區”,繪製了方案校核圖版(bǎn).
3)隨(suí)著下泵深度和轉(zhuǎn)速增大,螺杆泵定子溫度和增壓幅度上升,當其高於臨界值時,則會出現“燒泵”或泵(bèng)“擊穿”現象.借助新繪製的校核圖版,可以避(bì)開“燒泵區”和“泵‘擊穿’區”,並能選擇(zé)最佳生產參數組合.