煤层气井有杆泵排水采气设备示功图

第42卷第5期煤田地质与勘探Vol.42No.52014年10月COALGEOLOGY&EXPLORATIONOct.2014收稿日期:2013-04-16基金项目:国家科技重大专项项目(2011ZX05038)作者简介:刘春花(1983—)，女，山东荷泽人，工程师，从事油气田开发及工艺技术研究.文章编号:1001-1986(2014)05-0038-06煤层气井有杆泵排水采气设备示功图刘春花1，刘新福2，周超2，綦耀光1，张守森3(1.中国石油大学(华东)机电工程学院，山东青岛266580；2.中海油研究总院技术研发中心，北京100027；3.海洋石油工程股份有限公司设计公司，天津300451)摘要:煤层气井示功图直观表现了悬点载荷的变化规律，可为有杆泵设备设计计算提供重要依据。基于有杆排采设备的运动学和动力学分析，建立了计算悬点各载荷的数学模型，给出煤层气井不同开采过程的静力和动力示功图。实例分析结果表明，静力示功图接近于稳定生产后的示功图，代表了悬点载荷变化的基本规律，是分析实际示功图的基础；动力示功图在考虑动载荷的影响后，呈现出波动和偏斜的形状，考虑摩擦力的作用后，示功图的上缘向上平移，下缘则下移。煤层气井动载荷和摩擦力所占的比例分别达到15%和5%，这就加大了悬点载荷的变化幅度与不平衡性。随冲次的降低，示功图的下缘远离零线，上缘则逐渐远离下缘，而且惯性载荷和振动载荷影响的减小，使得上下缘的倾斜度逐渐降低，波动幅度不断变小。煤层气井杆管总变形量较小，与冲程的比值仅为10%左右，且随冲次的降低，总变形量和静变形量逐渐增大，而动变形量不断变小。关键词：煤层气；有杆泵；悬点载荷；静力示功图；动力示功图中图分类号：P634文献标识码：ADOI:10.3969/j.issn.1001-1986.2014.05.008DynamometercardofsuckerrodpumpsincoalbedmethanewellsLIUChunhua1,LIUXinfu2,ZHOUChao2,QIYaoguang1,ZHANGShousen3(1.CollegeofMechanicalandElectronicEngineering,ChinaUniversityofPetroleum,Qingdao266580,China;2.TechnologyResearchCenter,CNOOCResearchInstitute,Beijing100027,China;3.OffshoreOilEngineeringCo.,Ltd.DesignCompany,Tianjin300451,China)Abstract:Thedynamometercardcanillustratethevariationofpolishedrodloadandprovidethebasisfordesigncalculationofsuckerrodpumpsincoalbedmethane(CBM)wells.Basedonthekinematicanddynamicanalysisofthepumpingsystem,themathematicalmodelsoftheloadsofpolishedrodweredeveloped.Thestaticanddynamicdynamometercardswereobtainedwitheveryphase.Theresultsshowthatthestaticdynamometercardisapproximatelytheactualoneduringthesteadyflowproduction,showsthevariationofstaticloadandwillhelptoanalyzetheactualone.Thedynamicdynamometercardspresenttheshapeoffluctuationanddeflectionduetothedynamicloads,andtheirupperandlowerpartsareremovedfromtwoendsrespectivelyduetothefrictionloads.Theratioofthedynamicandfrictiontopolishedrodiscalculatedas15%and5%respectively,whichincreasesthevariationrange.Fordynamometercards,theirtwopartsdeviatefromthenullline,theslopesdecreasegradually,andtherangeabilitybecomessmallerandsmalle