地面驱动螺杆泵工况诊断技术研究
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摘要
螺杆泵是一种旋转容积泵。作为一种新兴的人工举升方式,它具有结构简单、流量均匀、扰动小、携带能力强等优点,特别适宜于高含砂量、高粘度和高含气量原油的举升。在油田开采中,发挥着巨大的作用。随着螺杆泵的应用规模不断扩大,抽油杆柱断裂、管漏、蜡堵等故障出现次数增多,对现场工况诊断的要求也越来越高。
本文对地面驱动螺杆泵采油系统各部分的组成和工作原理做了简单介绍。系统分析了地面驱动螺杆泵工况诊断系统的组成和工作原理。对抽油杆柱进行受力分析,给出了计算模型和振动模型。总结了地面驱动螺杆泵采油井可能出现的故障类型,以及不同故障时,各参数的变化情况。最后应用模糊综合诊断法建立判断矩阵,对现场数据进行故障诊断,并对21口螺杆泵采油井的现场测量数据做了振动分析。
The progressive cavity pump is a kind of rotary displacement pump. As a new kind of artificial lifting way, it has many advantages. The structure is simple; the flow is well-distributed; the disturbance is small; the carry capacity is strong. It has so many advantages that it is well used in lifting the crude oil with high sand content, high air content or high viscosity. In recent years, the progressive cavity pumps play important roles in the oilfield exploitation. With the apply scale expanding, there are more faults happen. There are several fault types: sucker rod broken、oil leaked from pipes、paraffin blockage and some other faults. The working site requests for a higher working condition diagnosis.
This thesis introduces the basic working principles and the component parts of the surface-droved progressive cavity pump oil production system. It also analyses the construction and the principle of the surface-droved PCP working condition diagnosis system. The paper makes the rod string force analysis. It also gives the calculation models and the vibration models. It summarizes the fault types and the parameter changes in different fault situations. In the end, it uses the fuzzy comprehensive diagnosis theory to build the judgement matrix for the field data analysis and makes a vibration analysis for the 21 screw pump wells.
本文对地面驱动螺杆泵采油系统各部分的组成和工作原理做了简单介绍。系统分析了地面驱动螺杆泵工况诊断系统的组成和工作原理。对抽油杆柱进行受力分析,给出了计算模型和振动模型。总结了地面驱动螺杆泵采油井可能出现的故障类型,以及不同故障时,各参数的变化情况。最后应用模糊综合诊断法建立判断矩阵,对现场数据进行故障诊断,并对21口螺杆泵采油井的现场测量数据做了振动分析。
The progressive cavity pump is a kind of rotary displacement pump. As a new kind of artificial lifting way, it has many advantages. The structure is simple; the flow is well-distributed; the disturbance is small; the carry capacity is strong. It has so many advantages that it is well used in lifting the crude oil with high sand content, high air content or high viscosity. In recent years, the progressive cavity pumps play important roles in the oilfield exploitation. With the apply scale expanding, there are more faults happen. There are several fault types: sucker rod broken、oil leaked from pipes、paraffin blockage and some other faults. The working site requests for a higher working condition diagnosis.
This thesis introduces the basic working principles and the component parts of the surface-droved progressive cavity pump oil production system. It also analyses the construction and the principle of the surface-droved PCP working condition diagnosis system. The paper makes the rod string force analysis. It also gives the calculation models and the vibration models. It summarizes the fault types and the parameter changes in different fault situations. In the end, it uses the fuzzy comprehensive diagnosis theory to build the judgement matrix for the field data analysis and makes a vibration analysis for the 21 screw pump wells.
引文
[1] [美]利弗﹒尼立克,吉姆﹒布伦南.螺杆泵与井下螺杆钻具[M].候玉芳译.北京:石油工业出版社,2009.
[2] Lehman, Matthieu. Large progressing cavity pumps for oil field transfer application[J].World Pumps,2005:20-22.
[3] K.Rabiger, T.M.A.Maksoud, J.Ward, G.Hausmann. Theoretical and experimental analysis of a multiphase screw pump, handling gas-liquid mixtures with very high gas volume fractions[J]. Experimental Thermal and Fluid Science,2008,6(9): 1694-1701.
[4]刘文波.螺杆泵采油工况诊断技术研究应用[D].成都:西南石油学院,2004.
[5]刘佩勋.螺杆泵工况诊断技术研究[D].大庆:大庆石油学院,2009.
[6]张佳民,螺杆泵抽油杆柱设计方法及其应用[M].石油工业出版社,2002.
[7]王春艳.螺杆泵抽油井工况分析[D].大庆:大庆石油学院,2004.
[8]刘杰民,张志勇,秦莲芳.螺杆泵抽油杆有限元分析[J].沈阳航空工业学院学报,2008.25(1):33-36.
[9]刘红杰.螺杆泵井井下杆柱受力分析及应用[D].大庆:大庆石油学院,2009.
[10]孟治.螺杆泵扭矩、拉力无线遥测仪的研制[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2002.
[11]李继志、陈荣振.石油钻采机械概论[M].东营:中国石油大学出版社,2006.
[12]谭海嵘.国内外机械采油技术发展综述[J].内蒙古石油化工,2008(4):64-66.
[13] Jeffery De Vaul.Screw Pumps in Oil and Gas Applications[J].Pumps&Systems,2008,4:42-44.
[14]万邦烈、李继志.石油工程流体机械[M].北京:石油工业出版社,1999.
[15]万艳菊,杨兆刚,李君,赵立春.井下单螺杆泵工况诊断系统的现场应用[J].承德石油高等专科学校学报,2006,8(1):4-7.
[16]顾义华.螺杆泵油井工况监测系统[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2009.
[17]吴晓东,王世展,王智深.地面驱动螺杆泵采油系统故障诊断方法[J].石油钻采工艺,2003,25(5):82-84.
[18]刘潇璇.地面驱动螺杆泵系统的优化设计[D].大庆:大庆石油学院,2009.
[19]兰圣武,王钧科,王斌斌,王雪亮,李崇喜.地面驱动单螺杆抽油泵现场应用与分析[J].断块油气田,2008,15(2):122-124.
[20]万邦烈.单螺杆式水力机械[M].东营:石油大学出版社,1993.
[21]孙明.基于神经网络的抽油井故障诊断系统[D].东营:中国石油大学(华东),2008.
[22]宫建村.基于专家系统的抽油井故障诊断系统[D].东营:中国石油大学(华东),2007.
[23]陈国春.抽油井监测及工况诊断技术[D].秦皇岛:燕山大学,2009.
[24]王昱.有杆泵抽油井工况远程监测与故障诊断系统研究[D].武汉:武汉理工大学,2006.
[25]黄有泉,何艳,曹刚.大庆油田螺杆泵采油技术新进展[J].石油机械,2003,31(11):65-69.
[26]刘登明,贾云飞,田树波,刘志华,张东荣.单螺杆泵井工况诊断系统的研制与应用[J].河南石油,2003,(17):50-52.
[27]宫俊峰.地面驱动螺杆泵井杆柱受力与工况诊断技术研究[J].油气田地面工程,2005,24(3):22、26.
[28]彭勇,姜养民,徐建宁等.螺杆泵采油系统工况参数测试仪的研制[J].石油矿场机械,2002(3):4-6.
[29]徐建宁,彭勇,姜养民.非接触式螺杆泵特征参数传感器及采集系统[J].石油机械,2005,33(9):60、61、70.
[30]朱君.有杆抽油系统井下工况诊断方法研究[D].大庆:大庆石油学院,2003.
[31]罗敏,张晓龙,王世永,刘巨保.地面驱动螺杆泵横液面控制方法[J].石油钻采工艺,2006,28(3):53、54、55.
[32]陈实,王海文.螺杆泵井电参数法工况诊断技术[J].石油矿场机械,2007,36(2):53-55.
[33]何焱.基于神经网络的有杆抽油系统故障诊断研究[D].西安:西安石油大学,2006.
[34]董贤勇.憋压曲线在螺杆泵工况诊断中的应用[J].石油矿场机械,2004,33(3):61-64.
[35]林加恩,邱衍辉,郭玲.单螺杆泵井工况智能综合诊断系统的设计[J].内蒙古石油化工,2007,(9):52-54.
[36]张有颐.转矩测量技术[M].北京:计量出版社,1986.
[37]杨学山.工程振动测量仪器和测试技术[M].北京:中国计量出版社,2001.
[38]李娜娜,吴伯农,于鹏,张奎.采用光电方式测量转轴扭矩的原理研究(DB/OL).光机电研究论坛,2008:45-60.
[39]熊诗波,黄长艺.机械工程测试技术基础[M].北京:机械工业出版社,2009.
[40]刘润华主编.电工电子学[M].东营:中国石油大学出版社,2008.
[41]常太华,苏杰.过程参数检测及仪表[M].北京:中国电力社,2009.
[42]彭勇.螺杆泵采油系统杆柱的扭转振动特性分析[J].石油矿场机械,2001,30(2):5-8.
[43]李增亮,王旱祥,谷玉洪.井口驱动螺杆泵抽油杆柱载荷计算[J].石油机械,1997,25(7):5、6、7、21.
[44]胡康梁.模糊综合评判在轴向柱塞泵故障诊断中的应用[D].兰州:兰州理工大学,2006.
[45]侯密山,胡玉林.工程力学[M].东营:石油大学出版社,2004.
[46]苏欣,袁宗明,范小霞,廖覃黎.输油泵模糊故障诊断[J].石油机械,2006,34(2):43-45.
[47]张远深,胡康梁,张修阁.模糊综合评判在轴向柱塞泵故障诊断中的应用[J].煤矿机电,2005,(5):42-44.
[48]车强,王旱祥,于广海.螺杆泵井振动测试分析及工况诊断[J].石油矿场机械,2009,38(4):52-55.
[2] Lehman, Matthieu. Large progressing cavity pumps for oil field transfer application[J].World Pumps,2005:20-22.
[3] K.Rabiger, T.M.A.Maksoud, J.Ward, G.Hausmann. Theoretical and experimental analysis of a multiphase screw pump, handling gas-liquid mixtures with very high gas volume fractions[J]. Experimental Thermal and Fluid Science,2008,6(9): 1694-1701.
[4]刘文波.螺杆泵采油工况诊断技术研究应用[D].成都:西南石油学院,2004.
[5]刘佩勋.螺杆泵工况诊断技术研究[D].大庆:大庆石油学院,2009.
[6]张佳民,螺杆泵抽油杆柱设计方法及其应用[M].石油工业出版社,2002.
[7]王春艳.螺杆泵抽油井工况分析[D].大庆:大庆石油学院,2004.
[8]刘杰民,张志勇,秦莲芳.螺杆泵抽油杆有限元分析[J].沈阳航空工业学院学报,2008.25(1):33-36.
[9]刘红杰.螺杆泵井井下杆柱受力分析及应用[D].大庆:大庆石油学院,2009.
[10]孟治.螺杆泵扭矩、拉力无线遥测仪的研制[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2002.
[11]李继志、陈荣振.石油钻采机械概论[M].东营:中国石油大学出版社,2006.
[12]谭海嵘.国内外机械采油技术发展综述[J].内蒙古石油化工,2008(4):64-66.
[13] Jeffery De Vaul.Screw Pumps in Oil and Gas Applications[J].Pumps&Systems,2008,4:42-44.
[14]万邦烈、李继志.石油工程流体机械[M].北京:石油工业出版社,1999.
[15]万艳菊,杨兆刚,李君,赵立春.井下单螺杆泵工况诊断系统的现场应用[J].承德石油高等专科学校学报,2006,8(1):4-7.
[16]顾义华.螺杆泵油井工况监测系统[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2009.
[17]吴晓东,王世展,王智深.地面驱动螺杆泵采油系统故障诊断方法[J].石油钻采工艺,2003,25(5):82-84.
[18]刘潇璇.地面驱动螺杆泵系统的优化设计[D].大庆:大庆石油学院,2009.
[19]兰圣武,王钧科,王斌斌,王雪亮,李崇喜.地面驱动单螺杆抽油泵现场应用与分析[J].断块油气田,2008,15(2):122-124.
[20]万邦烈.单螺杆式水力机械[M].东营:石油大学出版社,1993.
[21]孙明.基于神经网络的抽油井故障诊断系统[D].东营:中国石油大学(华东),2008.
[22]宫建村.基于专家系统的抽油井故障诊断系统[D].东营:中国石油大学(华东),2007.
[23]陈国春.抽油井监测及工况诊断技术[D].秦皇岛:燕山大学,2009.
[24]王昱.有杆泵抽油井工况远程监测与故障诊断系统研究[D].武汉:武汉理工大学,2006.
[25]黄有泉,何艳,曹刚.大庆油田螺杆泵采油技术新进展[J].石油机械,2003,31(11):65-69.
[26]刘登明,贾云飞,田树波,刘志华,张东荣.单螺杆泵井工况诊断系统的研制与应用[J].河南石油,2003,(17):50-52.
[27]宫俊峰.地面驱动螺杆泵井杆柱受力与工况诊断技术研究[J].油气田地面工程,2005,24(3):22、26.
[28]彭勇,姜养民,徐建宁等.螺杆泵采油系统工况参数测试仪的研制[J].石油矿场机械,2002(3):4-6.
[29]徐建宁,彭勇,姜养民.非接触式螺杆泵特征参数传感器及采集系统[J].石油机械,2005,33(9):60、61、70.
[30]朱君.有杆抽油系统井下工况诊断方法研究[D].大庆:大庆石油学院,2003.
[31]罗敏,张晓龙,王世永,刘巨保.地面驱动螺杆泵横液面控制方法[J].石油钻采工艺,2006,28(3):53、54、55.
[32]陈实,王海文.螺杆泵井电参数法工况诊断技术[J].石油矿场机械,2007,36(2):53-55.
[33]何焱.基于神经网络的有杆抽油系统故障诊断研究[D].西安:西安石油大学,2006.
[34]董贤勇.憋压曲线在螺杆泵工况诊断中的应用[J].石油矿场机械,2004,33(3):61-64.
[35]林加恩,邱衍辉,郭玲.单螺杆泵井工况智能综合诊断系统的设计[J].内蒙古石油化工,2007,(9):52-54.
[36]张有颐.转矩测量技术[M].北京:计量出版社,1986.
[37]杨学山.工程振动测量仪器和测试技术[M].北京:中国计量出版社,2001.
[38]李娜娜,吴伯农,于鹏,张奎.采用光电方式测量转轴扭矩的原理研究(DB/OL).光机电研究论坛,2008:45-60.
[39]熊诗波,黄长艺.机械工程测试技术基础[M].北京:机械工业出版社,2009.
[40]刘润华主编.电工电子学[M].东营:中国石油大学出版社,2008.
[41]常太华,苏杰.过程参数检测及仪表[M].北京:中国电力社,2009.
[42]彭勇.螺杆泵采油系统杆柱的扭转振动特性分析[J].石油矿场机械,2001,30(2):5-8.
[43]李增亮,王旱祥,谷玉洪.井口驱动螺杆泵抽油杆柱载荷计算[J].石油机械,1997,25(7):5、6、7、21.
[44]胡康梁.模糊综合评判在轴向柱塞泵故障诊断中的应用[D].兰州:兰州理工大学,2006.
[45]侯密山,胡玉林.工程力学[M].东营:石油大学出版社,2004.
[46]苏欣,袁宗明,范小霞,廖覃黎.输油泵模糊故障诊断[J].石油机械,2006,34(2):43-45.
[47]张远深,胡康梁,张修阁.模糊综合评判在轴向柱塞泵故障诊断中的应用[J].煤矿机电,2005,(5):42-44.
[48]车强,王旱祥,于广海.螺杆泵井振动测试分析及工况诊断[J].石油矿场机械,2009,38(4):52-55.