助力深抽有杆泵井工况诊断技术研究

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1、中图分类号：TE355单位代码：10425学号：S12020382助力深抽有杆泵井工况诊断技术研究WorkingConditionDiagnosisforSuckerRodPumpingWellsusingLoadReducer学科专业：油气田开发工程研究方向：采油工程理论与技术作者姓名：陈逸芸指导教师：陈德春教授二〇一五年五月WorkingConditionDiagnosisforSuckerRodPumpingWellsusingLoadReducerAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ChenYiyunSupervisor

2、：Prof.ChenDechunCollegeofPetroleumEngineeringChinaUniversityofPetroleum(EastChina)摘要随着油田的进一步开发，油层埋藏深、能量低、渗透性差的油井越来越多，泵挂深度的加大，受抽油机的额定载荷、扭矩以及抽油杆强度等条件的制约，影响着大泵应用和油井产量的提高。减载器具有减载、深抽、节能等作用，在油田现场得到了越来越广泛的应用。有杆泵井抽油杆柱加装助力深抽装置后，抽油杆管柱的受力状况发生了变化，影响示功图形状和特征以及基于示功图的油井工况诊断精度。通过抽油杆柱的运动学和动力学分析以及Gibbs一维带阻尼波动方程的

3、修正等研究，建立了助力深抽有杆泵井泵功图求解的数学模型；考虑油井正常工况、供液不足、气体影响、抽油杆断脱、上碰泵、下碰泵、柱塞卡泵、柱塞或游动阀磨损、固定阀磨损、工作筒磨损或裂开、双阀漏失等一种或多种工况类型（故障类型）的诊断，建立了基于矢量法和规则诊断法的泵功图工况特征综合识别模型，并编制了“助力深抽有杆泵井工况诊断软件”。应用Algor有限元数值模拟软件，建立了助力深抽有杆泵井抽油杆柱力学数值模拟模型，以“助力深抽有杆泵井工况诊断软件”计算的泵功图为边界条件，模拟计算相应地面功图，并与实际地面功图进行对比分析，结果表明，两者最大相对误差为5.7%，平均相对误差为1.7%，误差小于

4、5%的点数占所有点数的99.2%，检验了所建立的助力深抽有杆泵井泵功图求解数学模型和研发软件的准确性。“助力深抽有杆泵井工况诊断软件”经9口油井的实际应用，工况诊断正确率为100%，表明助力深抽有杆泵井工况诊断模型和软件正确可行、应用可靠，能够为工程技术人员及时发现、分析、处理油井故障提供技术支持，实现油井高效稳定生产。关键词：减载力；助力深抽；诊断模型；运动仿真；功图识别；有杆泵井iWorkingConditionDiagnosisforSuckerRodPumpingWellsusingLoadReducerChenYiyun(Oil&GasFieldDevelopmentEng

5、ineering)DirectedbyProfessorChenDe-chunAbstractWiththeoilfield’sfurtherdevelopment,thewellswhichisburieddeep,lowenergyandpoorpermeabilityarebecomingmoreandmore.Restrictedbypumpingratedrodload,theimprovementofoilproductionandtheapplicationsofbigpumpsareeffectedwiththedepthincreasing.Theloadreduc

6、ercanreduceload,pumpmoredeeplyandsaveenergy,soithasbeenmoreandmorewidelyusedintheoilfields.Afterinstallingaloadreduceronthesuckerrodforapumpingwell,thedynamometercard’sshape,characteristicsandtheaccuracyofworkconditiondiagnosiswillbeinfluencedbythechangeofthesuckerrod’sstress.Tosolvetheproblem,

7、modelsarebuiltbasedonthestressanalysisofsuckerrod,correctionoftheGibbsmodelandthestudyofdynamometercardrecognitionandarelatedsoftwareisprogrammed.Thediagnosismodelswhichinvolveoneorseveralworkconditionssuchasnormalcondition,insuff