基于椭圆速率驱动下的抽油泵内阀球运动规律分析

doi:10.3969/j.issn.1672-6952.2021.05.009

辽宁石油化工大学学报 ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (5): 50-54.DOI: 10.3969/j.issn.1672-6952.2021.05.009

基于椭圆速率驱动下的抽油泵内阀球运动规律分析

段志刚¹(), 王志¹, 储明来¹, 廖显涛², 司志梅¹, 王辽³

^1.中国石化江苏油田分公司石油工程技术研究院，江苏扬州 225009
^2.中国石化江苏油田分公司采油一厂，江苏扬州 225265
^3.西南石油大学机电工程学院，四川成都 610500

收稿日期:2020-09-14 修回日期:2020-10-11 出版日期:2021-10-25 发布日期:2021-11-09
作者简介:段志刚（1978⁃），男，硕士，高级工程师，从事地面工程技术方面的研究；E⁃mail：duanzg.jsyt@sinopec.com。
基金资助:
中石化江苏油田石油勘探局项目“抽油机自适应柔性控制系统的研究与应用”(js17035)

Analysis of the Movement Law of the Valve Ball in the Oil Well Pump Based on the Ellipse Rate Drive

Zhigang Duan¹(), Zhi Wang¹, Minglai Chu¹, Xiantao Liao², Zhimei Si¹, Liao Wang³

^1.Petroleum Engineering Research Institute of Jiangsu Oilfield Branch Company，SINOPEC，Yangzhou Jiangsu 225009，China
^2.Oil Production Plant of Jiangsu Oilfield Branch Company，SINOPEC，Yangzhou Jiangsu 225265，China
^3.School of Mechanical Engineering，Southwest Petroleum University，Chengdu Sichuan 610500，China

Received:2020-09-14 Revised:2020-10-11 Published:2021-10-25 Online:2021-11-09

摘要/Abstract

摘要：

柔性控制运转技术用于改善游梁式抽油系统的采油工作过程，而采用椭圆速率驱动电动机是实现该技术的方案之一。为了探寻椭圆速率驱动与常规圆速率驱动时抽油泵内阀球运动规律，分析了两种工况下的阀球滞后开启情况，并建立流固耦合仿真模型分析了固定阀的受力规律，得到了两种工况下阀球运动的差异性，最后通过台架实验验证了理论分析的正确性。结果表明，椭圆速率驱动下阀球开启和到达最大升程的速率比常规圆速率驱动慢，但落座更快，可有效防止漏失，从而达到提高采油效率的目的。

关键词: 采油, 柔性控制, 椭圆速率, 流固耦合, 固定阀

Abstract:

The flexible control operation technology is used to improve the oil production process of the beam pumping system, and the use of an elliptical speed drive motor is one of the solutions to realize this technology. In order to explore the law of movement of the valve ball in the pump with elliptical velocity drive and conventional circular velocity drive, the delayed opening of the valve ball under two working conditions was analyzed,and a fluid?solid coupling simulation model was established to analyze the force law of the fixed valve. The difference of the valve ball movement under the two working conditions was obtained. Finally, the correctness of the theoretical analysis was verified by the bench experiment. The results show that the rate of opening and reaching the maximum lift of the valve ball under the elliptical velocity drive is slower than that of the conventional circular velocity drive, but it seats faster, which can effectively prevent leakage and achieve the purpose of improving oil recovery efficiency.

Key words: Oil recovery, Flexible control, Elliptical rate, Fluid?solid coupling, Fixed valve

中图分类号:

TE355

段志刚, 王志, 储明来, 廖显涛, 司志梅, 王辽. 基于椭圆速率驱动下的抽油泵内阀球运动规律分析[J]. 辽宁石油化工大学学报, 2021, 41(5): 50-54.

Zhigang Duan, Zhi Wang, Minglai Chu, Xiantao Liao, Zhimei Si, Liao Wang. Analysis of the Movement Law of the Valve Ball in the Oil Well Pump Based on the Ellipse Rate Drive[J]. Journal of Liaoning Petrochemical University, 2021, 41(5): 50-54.

图/表 9

图1 椭圆速率和常规圆速率极坐标曲线

图2 固定阀仿真模型

图3 泵入口流速为0.1、0.5 m/s时不同升程下的压力云图

图4 阀球升程不同时阀球轴向力随泵入口流速的变化曲线

图5 泵入口流速不同时阀球轴向力随阀球升程的变化曲线

图6 椭圆速率驱动及常规圆速率驱动下悬点运动规律曲线

图7 台架实验装置

图8 固定阀阀球运动状态（a）阀球静止状态（b）阀球开启状态

表1 井斜倾角不同时椭圆速率驱动和常规圆速率驱动下固定阀阀球的启闭时间

驱动方式	开启时间/s			落座时间/s
驱动方式	14°	32°	50°	14°	32°	50°
椭圆速率驱动	1.92	0.96	1.80	6.47	7.96	8.36
常规圆速率驱动	0.92	0.88	0.80	7.52	8.12	9.08

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Analysis of the Movement Law of the Valve Ball in the Oil Well Pump Based on the Ellipse Rate Drive

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