摘要
利用抽油机进行原油举升时，井下油液流经杆管环空将会产生沿程压力损失；当油液流经抽油杆接头接箍、扶正器时会产生局部压力损失。这些压力损失的存在使得必须增大抽油泵的举升压力才能够将原油举升到井口，在相同产液量情况下举升系统的能量消耗增大。举升液体与油管、抽油杆、抽油杆接头接箍、扶正器等因发生摩擦而损耗的能量称作粘滞能耗。 通过流体力学理论计算方法，对上下冲程抽油杆柱与液柱间产生的摩擦力，液柱与油管间产生的摩擦力，液体流经游动凡尔产生的阻力进行理论分析，推导出理论计算公式，确定管径、杆径、液体粘度、杆速及杆长是影响粘滞能耗的主要因素。 对螺旋扶正器进行结构优化，优化目标是减少粘滞能耗，利用数值模拟方法与响应面法相结合，PB设计筛选影响粘滞能耗的主要螺旋扶正器结构参数，基于响应面法得到最优的扶正器结构，与初始结构相比，粘滞能耗造成的压力损失减少621Pa，降低13.5%。得出了流速、粘度对液体流过扶正器产生的粘滞能耗影响。 分别建立流体流过抽油杆接头接箍和杆管环空的有限元模型，对液体流过接头接箍及杆管环空时产生的粘滞能耗进行理论分析及仿真模拟。结果表明：随着粘度增加，液体流过接头接箍产生的粘滞能耗增加。随着粘度、流速的增加，液体在上下冲程流过杆管环空产生的粘滞能耗也增大。模拟计算出抽油杆直径、油管直径、抽油杆和油管偏心率对液体流过杆管环空粘滞能耗影响规律。 为了提高模拟计算的准确性，研究抽油机举升实际工况，考虑抽油机运动规律和抽油杆受力变形情况下，得到柱塞和抽油杆实际运动速度和时间的函数关系，运用UDF将抽油杆实际运动规律施加到流体边界，研究抽油杆实际运动状态下杆管粘滞能耗。对液体流过扶正器、接头接箍产生的粘滞能耗瞬态仿真分析，最终得到实际工况下杆长1000m时，液体流过扶正器、接头接箍、杆管环空产生总的粘滞能耗。 抽油机井井下粘滞能耗分析研究成果可为抽油机井节能降耗提供方向，有力支撑油田绿色开发。
NETL