光杆缓下原因分析及定量计算

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

光杆缓下就是油井在下行过程中，光杆下降速度低于悬绳器下降称为光杆缓下。光杆缓下原因就是光杆下行过程中，下行阻力过大引起的。目前，光杆下行阻力主要分为如下几个部分：液柱与抽油杆之间的摩擦阻力、柱塞与泵筒的摩擦阻力、液体流过游动凡尔产生的阻力、抽油杆与油管之间的摩擦力。这些大部分都与井筒内的流体性质有关，因此，加深井筒内的流体的认识，才能够更好的分析光杆的下行阻力。

-，形成光杆缓下的现场原因当油井出现缓下时，依据油井出现的实际情况，大体可以分为以下两种：(1)当油井含水大幅度下降，液面变化不大、功图为油稠时，光杆出现缓下。这种情况出现是由于原油粘度粘度增加，导致凡尔孔流量系数变小，从而使液体流过凡尔的阻力上升。在注聚区原油含水下降，则原油中聚合物浓度的上升，从而使流体中的稠度系数、流性指数上升，导致液体与抽油杆之间的摩擦阻力上升。

通过这两方面的作用，使光杆的下行阻力增大，使光杆的下行加速度减小，造成缓下。(2)当油井含水下降，液面迅速下降，功图与以前相比出现异常时，光杆出现缓下。这种情况的发生是由于油井出现砂埋油层后，导致油井抽出油套环空的死油，从而出现油井含水降低的假象，导致光杆缓下。(3)对于含水不太低的油井，当油井停井后，开启时出现缓下。造成这种现象出现的原因是原油在油管中油气水分离，形成油井低含水假象，使光杆出现暂时缓下。(4)当油井液面很深，原油含气量增大时，有时也易出现缓下。(5)当含水较低，油质含砂、腊多时，也可造成光杆缓下。油质中含砂腊多后，导致光杆下行阻力增大，从而造成缓下 (6)泵下掺水井在加入降粘剂后，也可造成光杆缓下。经分析，在泵下掺水井套管内不全为水柱，在上端也存在部分油柱，在加入降粘剂后，原油发生变化，下沉到水柱下端，后被抽入井筒，使水掺不进井筒内，从而造成光杆缓下。

，理论分析与计算光杆缓下的临界条件：当光杆的下行速度小于抽油机驴头的下行速度，及出现光杆缓下现象。

V驴头≥ V光杆驴头运动速度V ：V驴头 V曲柄∞RRnR-- 曲柄半径r- 抽油机冲次光杆运行速度V ：当处于缓下临界状况时，光杆所受合力分为以下几个部分：(1)抽油杆自身重力w ，井筒内液柱的重量w ，w 杆 (p秆-P液)g h杆W液P液g液(f柱- )h杆h --抽油杆的长度；P镕--混合液的密度。混合液的密度可以用下式计算：P液(1-n水 )p油 n水P水0墟、P油、 --分别为液、油、水的密度，kg/m。；n水--含水百分数或小数；f#、 --柱塞与抽油杆的截面积，m](2)下冲程时抽油杆柱引起的最大惯性载荷：l rF-W#SE (r/L)/1790w P杆g hr/L--曲柄半径与连杆长度之比； - 冲程；r冲次(3)摩擦力1)、液柱与抽油杆之间的摩擦阻力F.：下冲程时，游动阀打开，抽油杆与液体相对运动产生摩擦阻力，方向向上。此种阻力是抽汐稠油时，抽油杆下行遇阻的重要因素之-，其大小主要撒于液体的粘度。2)、柱塞与泵筒的摩擦阻力F，：当泵径不超过70mm时，其值小于1750N。3)、抽油杆与油管之间的摩擦力 ：在直井内通常不超过抽油杆重量的1.5%。4)、柱塞上液柱与油管间的摩擦产生的阻力F4：除与液流流速有关外，主要撒于液体的粘度。(4)井口回压P ：液体在地面管线中的的流动阻力所造成的井口回压，对光杆产生附加载荷，其性质与流体产生的载荷相同，下冲程时减少抽油杆的重量。总结以上光杆所受的各种作用力，得出其合力，方向向下，及：F台 W 。杆 W液-Fl- F2- F3- F4-P回压则光杆的下行加速度为：aF合/M杆所以 V光杆at F台/M杆t当 V ≥ V 时光杆发生缓下；及符合此关系式R十n≥(F /M )t油井出现缓下。

三 结论总之，造成光杆缓下的原因是多方面的，但总起来说，只要杆柱系统所受的摩擦力上升，必然造成光杆下行阻力增大，造成缓下。通过，对光杆缓下的原因分析，我们通过理论计算，就可以算出油井出现缓下的临界条件，从而为光杆缓下的预防和处理，提供可靠的理论依据。

3新型太阳自动跟踪控制系统实验研究分析3 1驱动电机耗能实验在驱动电机耗电量对比实验中，以20W太阳能电池板为例，两轴跟踪采用2个60W的电机，而本文采用的是3个12W的步进电机。当跟踪频度不同时得到新型自动跟踪系统与两轴跟踪系统的耗电量对比如图3-1所示。

从图3-1看出：驱动电机在不同跟踪频度下，本文设计的自动跟踪系统的电机耗电量较校由驱动电机的能耗可知，与两轴跟踪系统相比，该新型太阳跟踪系统自身电机耗电量明显较校3.2蓄电池充电实验将本新型自动跟踪系统输出的功率给48V的蓄电池进行充电，并用HSM-DE-A2V6O-AD型直流电能智能数显表对太阳能充电电流进行了监测。实验中，将6个10W的太阳能板组成60W的太阳能板方阵 从上午10：00开始到下午17：00结束，期间每3吩 钟记-次电流值I，其太阳能充电电流曲线如图3-2。

由图3-2太阳能充电电流曲线可知，充电电流随着太阳光强的增加慢慢增大，在13：30左右最大，约为0.4A，然后随着光强的减弱慢慢下降。由此可得出，太阳能充电电流受太阳光照强度的影响很大。

4总结本文主要对太阳自动跟踪系统的控制系统做了研究。首先对控制系统的工作原理进行了阐述，提出用单片机作为控制系统的核心，采用光电跟踪和视日运动轨迹跟踪相结合的跟踪方式，然后对控制系统的硬件(步进电机驱动控制316 i科技 博览系统、光强检测电路、太阳能充电电路等)、软件(主控制拈、光电跟踪拈、视日运动轨迹跟踪拈)进行了设计，最后将两轴跟踪与本新型太阳自动跟踪系统的驱动机耗电量做了对比试验：与两轴跟踪系统相比，本自动跟踪系统的驱动电机耗电量小，能耗比较小，有效发电量较高；并做了蓄电池充电实验：设计的充电电路充电寝陕，整体性能稳定♂果表明：采用步进电机简单、方便；设计的光强检测电路检测精度较高；设计的蓄电池充电电路简单明了，检测较准确。