辽河油田抽油机选型及运行参数优化研究
Application of Pumping Unit Well Optimization and Operation Parameter Optimization in Liaohe Oil Field
中国石油机械采油井共计17.2万余口,其中抽油机井15万余口,仅辽河油田就有抽油机井4.5万余口,占机采井总数的77%,年耗电约36亿千瓦时,占油田生产总耗电量的四分之一以上,抽油机井节能意义重大.辽河油田普遍存在抽油机选型不合理、载荷利用率低、大马拉小车的问题,抽油机井载荷利用率多在70%以下,初期投资浪费、能耗增加严重.本文首先研究了异相型抽油机、双驴头抽油机、下偏杠铃抽油机和塔架式抽油机的悬点运动规律,并建立了不同类型抽油机悬点载荷随位移变化关系的计算模型.通过分析抽油机悬点载荷的主要影响因素,提出了分别针对水驱、聚驱、三元复合驱和低渗透油田的最大、最小载荷计算经验公式.其次,根据抽油机结构参数,计算得出抽油机扭矩因子,并依据实测示功图得到负载扭矩,通过平衡方式计算平衡扭矩;考虑平衡状况和传动效率,建立不同类型抽油机扭矩计算模型,可准确模拟曲柄轴净扭矩随曲柄转角变化规律.再者,通过统计现场抽油机破坏情况,分析抽油机破坏概率与载荷利用率和使用时间的关系,建立求解破坏概率的模型,同时考虑抽油机的经济寿命,综合得到抽油机的合理载荷利用率以及抽油机的合理扭矩利用率,最终通过分析抽油机的节能原理,建立了抽油机优选原则.然后,讨论抽油机运行参数与效率的内在关系,开展抽油机运行参数优化方法研究,形成了多目标的抽油机运行参数优化策略,能够分别以效率、能耗、投资和安全为目标优化运行参数,进而保证合理选择生产参数,并进一步分析不同类型抽油机在不同工况条件下的节能状况,总结出各种抽油机的适应条件与范围.最终,详细综述典型电动机机械特性以及工作特性,提出以光杆负载率法为理论的电动机与抽油机理匹配措施,并以现场油井为案例,合理计算得出电机匹配功率,有效解决了存在大马拉小车问题.
- 作者：
- 范禹
- 学位授予单位：
- 东北石油大学
- 专业名称：
- 工程硕士(机械工程)(专业学位)
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2017年
- 导师姓名：
- 王金东；王晓明
- 中图分类号：
- TE933.1
- 关键词：
- 抽油机；悬点载荷；平衡扭矩；载荷利用率
- Pumping unit; Polished rod load; Equilibrium torque; Load utilization;