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《油井结蜡故障智能诊断和电热除蜡技术的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、油井结蜡故障智能诊断和电热除蜡技术的研究第1章绪论1.1课题的背景及意义油井结蜡问题广泛的存在于原油开采过程中。在石油领域,通常将油田中采集的原油含蜡量大于10%的定义为高含蜡原油,包括沙特、俄罗斯在内几乎所有石油生产国都存在油井结蜡的问题,而在我国各大油田中油井结蜡的情况更加严重,所开采的原油基本上都是高含蜡原油,胜利油田原油含蜡量超过15%,而在大庆油田更是高达25%,如图1.1所示,在某些油田原油含蜡量甚至超过50%。含蜡原油从油管上升到地面,由于温度、压力等环境条件逐渐降低,油液中的蜡晶会慢慢析出,蜡晶之间存在的化学键使蜡晶逐步成沉积在采油设备和输油设备中,造成油管
2、、抽油杆以及油泵的结蜡故障,影响生产的效率和安全性。现阶段,由于不同油井的地质环境、油质和生产环境不同,影响结蜡的原因复杂,导致对油井井筒结蜡机理和规律认识不足,没有有效的手断和方法判断实际生产的结蜡情况,所以油井结蜡故障频发,对油井生产影响巨大。在油井不同地方的结蜡会引发不同的危害:地层内部发生结蜡时,将会引起储集层伤害、破坏油气通道、降低其油相渗透率,从而导致油井减产;当泵的入口产生结蜡时,会阻碍油液的流动,降低泵效;油管结蜡将会降低生产油管的利用率,影响抽油产量和效率。一般油管和抽油杆发生结蜡故障的几率最大,结蜡故障会引起抽油机载荷的增加,增大电动机的电流,有可能出现
3、各种影响生产的故障,比如抽油泵卡蜡等;当结蜡发生在井口设备或其他输油设备时,会导致输油管道空间变小,造成堵塞,降低效率。此外,结蜡还会增加了后期处理作业费用,降低经济效益[1-6]。在油井除蜡方法的选择往往依靠现场工人的经验,缺乏科学系统的预估和诊断,传统的油井清防蜡工艺需要耗费大量的人力物力,而清洗质量达不到预期效果,造成油井除蜡效果差、能量利用率低、浪费大。随着国内外对油气资源需求日益增加、多数油井由于结蜡导致采油量下降,研究和解决结蜡问题的紧迫性和重要性更加突出。油井结蜡故障诊断和清除蜡方法的研究已经成为国内外石油领域的重点研究课题和理论实践方向,开展油田油井智能结蜡
4、诊断及电热除蜡技术研究对确保油田提高采油效率并降低油井结蜡故障的发生率有着非常重要的使用价值和理论意义。.........1.2国内外发展现状和趋势油井结蜡故障诊断是抽油系统故障诊断的重要组成部分,最开始抽油系统故障诊断是由现场工作人员通过经验判断,随着传感器技术的发展,逐步转变为依靠分析现场仪器数据来判断故障种类;当前,伴随着计算机技术的飞速发展和电子传感器工艺水平的进步,计算机综合采油现场综合信号进行抽油系统故障诊断以成为主流,并朝着智能化故障诊断的方向快速发展。最早的抽油机故障诊断方法是完全依赖经验的人工操作方法,称为五指式动力仪分析方法[7]。此方法只在石油开采的初
5、始阶段使用过,随着抽油井深度的增加和油井技术的发展,这种完全依赖于操作人员经验和感觉的方法要就被淘汰了。之后研制出了光杆动力仪来测量并绘制可以反映出载荷参数和位移参数的关系曲线,通过这种关系曲线去判断相应的油井工作状态。在随后的技术发展过程中,研究人员通过不断改进光杆动力仪的测量精度,同时也不断完善示功图的分析方法,以提高油井的故障诊断准确率,但由于光杆示功图受抽油杆、井壁和许多不确定因素的影响,井上示功图往往不能准确反应实际情况,此方法在应用范围上受到一定限制。科研人员提出一种方法,把井下动力仪和抽油泵一起放入抽油井内,直接得到井下泵功图。但这种方法有着明显的缺点,因为其
6、消耗资金大,对工艺要求高,操作复杂等原因,没有得到广泛应用。1963年,美国Gibbs提出了以细长杆带粘滞阻尼的纵向振动偏微分方程,即波动方程,描述应力波在抽油杆中的传递过程,应用波动方程求解井下泵功图,此方法成为有杆抽油系统计算机诊断的基础[8,9]。但是,最终的故障诊断结果还是需要依靠技术人员通过与标准示功图的对比来确定,这种方法的故障识别准确率主要取决于技术人员的专业技术水平和经验,需要耗费大量的人力。&n[1][2][3][4]下一页bsp;.........第2章有杆抽油系统示功图与参数提取2.1有杆抽油系统的组成及工作原理有杆抽油系统是目前国内外采用的最多的采油
7、方式,由于其结构简单,便于维护,采油效率高等优势,在各大油田均广泛使用。有杆抽油系统发生故障时,将会对整个油井的采油产量产生影响,因此对有杆抽油系统故障诊断方法的准确性和及时性就显得尤为重要。有杆抽油系统工作的基本原理:由电动机通过皮带及减速箱,利用四连杆机构使游梁能够上下摆动以带动驴头上的悬绳器,悬绳器连接抽油杆,抽油杆与井下抽油泵柱塞相连接,不断进行上下往复运动,将原油抽吸到地面。抽油泵是有杆抽油系统的井下核心设备,如图2.1所示,抽油泵安装在油管柱的底部并沉浸在井液之中其主要由活塞、油井泵筒、游动凡尔、固定凡
