煤层气井有杆泵设备泵阀运动规律与开启条件研究

"该文基于固定阀开启压差的分析，建立了有杆泵泵阀的运动规律数学模型和开启条件的计算模型，通过仿真研究了不同工况下泵阀的运动特性、水力损失和临界沉没度。研究发现，临界沉没度对于解释低沉没度下泵阀无法正常开启和井口间歇性出水的现象至关重要。增加冲程和冲次可以提升阀球的升程，促进井液进入泵内，同时加快速度变化，增强井液流速和携带煤粉的能力，但也可能导致阀球‘抖动’，降低泵效率。固定阀阀球在开启瞬间的加速度和水力损失显著，两者波动频率快且在短时间内趋于稳定。临界沉没度和水力损失随泵型及冲次增加而增大，38mm和44mm泵的临界沉没度通常在3至5米之间。" 本文是煤炭学报上的一篇文章，主要探讨了煤层气井中使用有杆泵设备时泵阀的运动规律和开启条件。研究首先从分析固定阀的开启压差入手，构建了相应的数学模型，以理解和预测泵阀在不同操作条件下的行为。通过对模型进行仿真分析，研究人员揭示了在低沉没度环境下，泵阀无法顺利开启可能与临界沉没度有关，同时也解释了井口出水的间歇性现象。 进一步的研究发现，增加泵的冲程和冲次可以提升阀球的上升距离，有利于井液进入泵体，同时也增加了井液的流速和携带煤粉的能力。然而，过大的冲程和冲次可能导致阀球不稳定，产生“抖动”现象，这将降低泵的工作效率。固定阀阀球在开启瞬间的动态特性表现为加速度和水力损失大，这两个参数的振幅波动速度快，但很快会达到稳定状态。 此外，研究还指出，随着泵的类型和冲次的增加，临界沉没度和水力损失也会相应增大。通过水力损失的最大值，可以确定38毫米和44毫米泵的临界沉没度通常处于3到5米的范围内。这些发现对于优化有杆泵的运行参数，提高煤层气井的采气效率具有重要意义，为实际操作提供了理论依据。 该研究是由中国石油大学（华东）和中联煤层气有限责任公司的学者合作完成，得到了国家科技重大专项和国家自然科学基金等项目的资助。文章的作者们通过深入的理论建模和仿真研究，为煤层气井的泵阀设计和操作提供了新的见解和指导。