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我国煤层气含量居世界第三位,约36万亿立方米。煤层气又称煤层甲烷气,煤炭工业称之为煤层瓦斯,是在成煤过程中形成并赋存于煤层中的一种非常规天然气。我国开发煤层气已有数十年的历史,但还没有形成规模化和商业化的开发,只是最近几年发展迅猛。如今,常规油气资源日趋紧张,煤层气作为天然气资源的有效补充,它的大规模开发在我国具有重要的战略意义。
目前,我国煤层气的主要排水采气方法是以有杆泵,螺杆泵和电潜泵来实现油管排水,套管产气。螺杆泵是开采煤层气的有效方式。螺杆泵由定子和转子组成,转子与定子密切配合形成一系列密闭腔室,这些腔室不断形成、运移、消失,实现了泵送液体。
螺杆泵系统具有地面设备结构简单、操作方便、占地面积小、自动化程度高;运行稳定、不易气锁;投资少,排量大等优点,非常适应复杂地形;具有较强的耐磨、防砂、防气能力;能有效地应付煤层出煤粉、砂的问题。螺杆泵排水采气系统具有很多其他人工举升系统不具备的优点。
螺杆泵在煤层气井的应用上还存在着效率低下、选型偏大、抽油杆断脱、和电机功率偏大等造成的能耗和功率损失。本论文针对煤层气开采用螺杆泵及其配套设施相应的优化选用没有一定的规则和标准,考虑煤层气井具体情况对螺杆泵及其配套设备使用的影响,以螺杆泵系统效率为目标优化函数模型,对螺杆泵的选型给出一定的设计参考;根据抽油杆柱和油管柱的受力计算校核,选择符合螺杆泵旋转和举升能力的型号规格;对电机功率进行优化配置,避免“大马拉小车”的现象,节约能源。
本论文根据具体煤层气井用螺杆泵排采系统的优化设计方案,建立了煤层气井上常用的螺杆泵库和抽油杆、油管库,数据库具有扩展功能;以设计的产液量,下泵深度等煤层气井资料为基础,选择了适合煤层气井排量,深度等要求的泵型,并对抽油杆柱和油管柱进行了优化配置;依据光杆所受扭矩和地面传动系统效率对电机功率进行了选择,以降低能耗。最后,使用VB语言进行了软件编程,形成了一套界面友好,符合煤层气井实际的功能软件。软件开发