采油测试压力表（精选三篇）
采油测试压力表 篇1
螺杆泵以其独特优势倍受国内外油田重视, 但由于目前对螺杆泵的基础理论及其采油配套工艺技术, 特别是螺杆泵使用寿命短一直是油田急待解决的突出问题。为此, 本文对螺杆泵转子、定子间的接触压力进行了比较充分地分析, 为螺杆泵磨损和寿命问题的研究奠定了基础。
1单螺杆泵有限元模型
1.1实体模型的建立及布尔运算
根据资料模拟螺杆泵的结构参数[1], 即定子橡胶外径78mm, 转子直径38mm, 偏心距5mm, 导程160mm, 过盈量0.3mm, 利用SolidWorks建立该螺杆泵的三维实体模型
螺杆泵模型是比较复杂的模型, 不能通过简单的面加载来实现。在已有关于螺杆泵力学分析的文章中一直对加载没有明确说明, 原有的方法是使用单元或者节点来加载压力;这种方法有很多缺陷, 加载时容易产生遗漏或在主观上有错误, 而且在模型变化之后, 必须得重新加载, 费时费力。本论文通过运用布尔减运算中的一种方法[2], 把定子内表面划分成以密封带为边界的多个面, 这其中把每个腔室需要加载的面都已经给隔离出来, 非常方便加载, 只要在建立接触对把各个面连接成一个整体就能保证面与面之间能够在力学特性保持一致;而且每次模型变化包括重新划分网格, 网格加密等改变节点数量的变化都可以直接通过面加载来实现, 非常方便并且操作简单, 此种方法无论节点多少都可以一步完成。
1.2单元选择与网格划分
螺杆泵的结构形状复杂, 难以简化为平面问题或轴对称问题, 必须按空间问题求解, 选择合适的实体单元对螺杆泵三维几何模型进行离散处理螺杆泵中螺杆的外表面是单螺旋面, 定子橡胶衬套内表面是双螺旋面, 边界形状较复杂, 应选择等参单元来模拟。定子是决定螺杆泵寿命的关键部件, 因此定子橡胶是本文研究的主要对象, 为了减少计算量, 转子采用四面体单元SOLID 45生成, 定子橡胶采用计算精度较高的六面体单元SOLID 185生成。由于进行布尔运算, 定子内腔形成的多个面, 须把六面体单元SOLID 185简化成四面体单元。单元选择之后, 要合理地确定有限元网格的疏密程度保证影响精度的结构部位都具有理想的单元网格。经过大量的尝试得出一组较合理的网格尺寸, 即转子网格为2mm, 定子网格为2mm, 并采用自由网格进行划分。
1.3定子橡胶的本构关系的确定
对于定子橡胶材料, 本文采用Mooney-Rivlin模型来模拟定子的本构关系。根据文献[3]中给出的公式来确定Mooney模型常数C1和C2, 公式为
式中C1, C2为本构关系常数, t1为主应力, λ1为主伸长比, ε1为主轴方向的应变。
由单轴向拉伸试验测出不同的应变ε1下的应力值t1, 再将应变ε1根据式 (3) 换算成拉伸比λ1, 然后以为横坐标, 以为纵坐标, 描出试验曲线, 如图1所示。螺杆泵定子橡胶在工作过程中的最大应变值[4]通常小于50%, 因此利用图1转折点右侧的曲线确定定子橡胶材料常数C1和C2。将转折点右侧曲线近似看作直线, 该直线的截距为C1, 斜率为C2。得出在工作温度50℃条件下C1值为-2.75MPa, C2值为4.3MPa。
根据ANSYS内部规定, 参数d的计算公式为
式 (3) 中μ—橡胶材料的泊松比。定子橡胶的泊松比为0.49。将μ值代入公式 (3) , 得到d值为9.3×10-9。
1.4施加约束和载荷
为了能够反映螺杆泵的实际工作状态, 在定子的圆周面和转子的侧面施加固定约束来模拟定子缸套的作用;为了避免明显的应力集中, 在定子的侧面施加了对称约束。在各个腔室内加载 (3—3.5—4) MPa、 (7—7.5—8) MPa、 (11—11.5—12) MPa的压力, 来表示螺杆泵的下部、中部、上部, 并使得每个腔室之间的压差为0.5, 完全符合螺杆泵的工作参数。设定50℃的均布温度。生成单螺杆泵有限元模型见图1。
2 单螺杆泵模型接触压力有限元分析
接触压力是影响磨损[5]的主要因素之一, 图2—图4是在不施加液压力和施加 (3—4) MPa, (7—8) MPa, (11—12) MPa三种压力情况下密封带变化状态。
经分析在密封带的任意处, 沿其横向皆具有中间压力值大, 两边值小的特点, 这是由于定转子的型面特征以及相邻腔室内的液压力作用的结果, 并且由于两腔室间的压力不等, 所以接触压力最大值点皆偏向于低压腔一侧, 密封带开始变窄, 直至断裂。
3 结论
(1) 建立了单螺杆泵三维有限元模型, 并运用布尔运算实现了面加载。
(2) 通过对单螺杆泵进行有限元分析表明, 在半圆处的接触压力值的变化不大, 并且该处的密封带宽度比螺旋带的宽, 磨损比较均匀, 因此此处不易产生泄漏;而螺旋带处的接触压力的变化幅度较大, 甚至出现接触压力为零的地方, 出现断裂产生泄漏, 而某些地方出现接触压力的最大值或较大值, 导致密封带宽度比较窄, 磨损比较严重, 加上各方面的破坏, 以及橡胶表面在油浸一段时间之后, 各种机械性能都下降, 所以螺旋带上的密封带容易断裂从而产生泄漏。
摘要：单螺杆泵转子与定子橡胶间接触压力是影响磨损的重要原因, 根据其工作原理和结构特点, 用SolidWorks建立了油田用单螺杆泵的实体模型, 利用基础试验确定了定子衬套橡胶的本构关系是Mooney-Rivlin模型, 以及确定了本构关系中所需要的常数, 适应了材料非线性。利用有限元分析软件ANSYS, 经过多次尝试选用SOLID45和SOLID185单元, 模拟螺杆泵工作参数建立有限元模型, 运用ANSYS进行力学分析, 得出接触压力的分布规律, 为分析螺杆泵的磨损和寿命问题奠定基础。
关键词：单螺杆泵,接触压力,实体模型,有限元分析
参考文献
[1]黄有泉, 何艳, 曹刚.大庆油田螺杆泵采油技术新发展.石油机械, 2003;31 (11) :65—67
[2]博弈创作室.ANSYS9.0经典产品基础教程与实例详解.北京:中国水利水电出版社, 2006
[3]杨晓翔.非线性橡胶材料的有限单元法.北京:石油工业出版社, 1999
[4]韩国有, 史建强.GLB120—27型采油螺杆泵的静力学特性分析.科学技术与工程, 2009;9 (12) :7342—7344
解读压力测试 篇2
近日,美国财政部推出的新一轮救市计划中,将压力测试提升到了一个全新的高度。该计划的主要内容是根据压力测试结果,决定对各大型银行的注资方案。美国此次救市之举,给中国银行业从本次金融危机中带来一份值得借鉴的经验与教训:搭建全面压力测试体系,或成为国内银行业的当务之急。
第二轮救市的创新
为拯救本次金融危机中风雨飘摇的美国金融体系,两届美国政府均坚定地出台了救市计划。然而,首轮救市计划的效果并不理想,未能充分考虑金融危机进一步恶化,以及宏观经济下行对银行资产质量持续恶化的影响,以致注入金融体系的资本迅速损耗,进一步打击了投资者的信心。
有鉴于此,2009年2月,奥巴马政府提出了以资本援助方案(The Capital Assistance Program, CAP)为核心内容的第二次金融救援计划。按照该计划,美国风险加权资产在1000亿美元以上的19家主要银行均将接受压力测试,美国政府将依据测试结果决定其援助方案。
本轮资本援助计划中的压力测试方案,由美国联邦储备委员会、联邦储蓄保险公司、美国货币监理署和储蓄机构监管局统一制定,并由上述监管当局与19家银行联合开展测试。该方案设计了两套假设情景:一是按照对经济普遍预期的基准线(baseline)假设情景——美国经济今年萎缩2%,失业率为8.4%,Case-Shiller住房价格指数下跌14%,明年经济增长2.1%,失业率为8.8%;二是按照经济较严重衰退的逆境(more adverse)假设情景——美国经济今年萎缩3.3%,失业率为8.9%,Case-Shiller住房价格指数下跌22%,明年经济增长0.5%,失业率为10.3%。
通过该方案的压力测试,美国财政部可对各大银行在上述两种不同程度经济衰退情景下的资本需求作出评估,并借以判断哪些银行适于首先求助于私人资本,哪些银行因无法从私人渠道筹措到资金,而需要政府提供“暂时性资金缓冲”。
在救援计划中引入压力测试,是本轮计划的一大创新。本轮资本援助计划中,以基于宏观经济继续下滑为假设情景,对银行资本的未来需求进行压力测试,采用了压力测试的前瞻性理念,是通过压力测试加强金融体系极值风险管理能力的有益探索和重大推进。通过在这次金融危机中的应用,压力测试工具被提升到了一个全新的高度。
何为压力测试
对于国内不少银行业人士来说,压力测试还是一个新名词。通过考察工程领域的例子,有助于理解压力测试的概念。桥梁设计领域中,经常使用压力测试来判定,超过荷载多大程度以后,桥梁会倒塌,进而分析桥梁结构中导致倒塌的薄弱环节在哪里。
在金融领域,压力测试指的是分析、评估金融体系或者金融机构资产组合在比较极端的宏观经济、市场波动等情况下所受的影响,并根据测试结果采取应对措施的过程。
一般来说,金融领域的压力测试包含以下几大步骤:(1)确定测试对象,即进行压力测试的机构和资产/负债组合,比如某银行的房地产开发贷款;(2)识别影响该组合的主要风险因子,比如房价;(3)设计压力情景,比如房价下跌的幅度;(4)通过定量分析和定性判断,计算压力情景下测试对象相关指标的变动结果;(5)根据上述结果,判定组合/体系中的弱点环节,并有针对性地制定相应政策响应和反馈,如可针对某类可能出现的风险,制定应急预案。
首先,压力测试是金融稳定性评估的重要工具。在总结1998年亚洲金融危机经验教训的基础上,国际货币基金组织(IMF)和世界银行于1999年5月联合推出了“金融部门评估计划”(Financial Sector Assessment Program,简称FSAP),通过压力测试、金融稳健指标、标准与准则评估三个分析工具,对成员国和其他经济体的金融体系进行全面评估和监测,其中最为核心的工具即为压力测试。目前,FSAP已成为被广泛接受的金融稳定评估框架,它也成为国际货币基金组织加强对成员国监督的重要手段。中国也在积极推进相关工作。2008年初,温家宝总理接见IMF总裁卡恩时,表达了中国加入FSAP的意愿。
其次,压力测试在监管机构评估监管资本中有着重要的应用。在2004年发布的《巴塞尔新资本协议》中,巴塞尔委员会对商业银行开展压力测试作出了相关规定。新资本协议的第一支柱要求商业银行必须对相关风险参数进行压力测试,第二支柱要求商业银行进行内部资本充足评估程序(ICAAP)时,要进行前瞻性的压力测试,以识别可能对银行产生不利影响的事件或变化出现时需银行进一步增加的资本,银行和监管当局利用压力测试结果,分析、确保银行持有一定量超额资本。《巴塞尔新资本协议》中对压力测试的规定,代表了监管机构使用压力测试工具评估监管资本要求,来促进银行审慎经营的观点和态度。
再次,压力测试已成为银行评估业务、资产组合在极值风险下表现的重要工具。银行业最早将压力测试用于市场风险管理领域,用于分析投资组合在极端市场情况(如市场出现巨幅下跌)下可能面临的损失。风险价值(VaR)是在一定置信度(如99%)下管理市场风险的有效工具,但在识别和计量置信度之外的分布于“尾部”的风险时,就需要使用压力测试工具。压力测试和日常风险管理工具之间具有互补性。近年来,银行业逐步将压力测试应用到分析极端条件下的信用风险、流动性风险以及操作风险等领域。
金融危机的教训
近日,高盛公司首席执行官劳尔德·贝兰克梵专门在英国《金融时报》上撰文,在总结本次金融危机的七大教训时提出,针对当前金融危机中各金融机构的糟糕表现,金融行业应当开展更多的情景模拟分析和压力测试。
按照我们的理解,压力测试的应用分成三个层次。首先,压力测试是管理工具。与风险价值、评级模型等日常风险管理工具不同,压力测试是分析、管理极值风险的一种工具。进一步,压力测试是一种管理理念,一种思维方式。任何金融机构都是在一定社会经济环境中运作的,当社会经济环境出现极端情况时,金融机构会如何表现?压力测试给银行家们提供了一种条件假设的思维模式。
更深一层,金融机构应构建全面压力测试体系,以积极管理极值风险。一个全面的压力测试体系,不仅包含压力测试的各类计量工具,同时也应包含一整套应对极值风险的政策、制度、流程和预案,并须将压力测试的理念深植于每位组织成员以及日常经营管理流程中。该体系与常态风险管理体系相辅相成,共同搭建全面风险管理体系。
回顾本轮金融危机,尽管很多机构在部分领域采用了压力测试工具,来评估部分业务的极值风险,但并未将压力测试所代表的极值风险管理理念纳入整个组织中,也未将极端情况可能造成的危害的评估、决策、反馈机制纳入业务发展的各个环节中。国际金融组织、监管机构以及银行业均开始对现有的风险管理、压力测试和监管体系进行重新审视。
2009年1月,巴塞尔银行监管委员会公布了《稳健的压力测试实践和监管原则》征求意见稿。该文件是巴塞尔委员会首次发布的专门的压力测试监管文件,系统、全面地阐述了对银行和监管机构的压力测试要求。文件要求银行开展覆盖全行范围内各类风险和各个业务领域的压力测试,提供一个全行全面风险的整体法人的情况,以便促进风险识别和控制,弥补其他风险管理工具的不足。文件认为,压力测试应成为银行治理结构、风险管理和风险文化的有机组成部分,压力测试相关分析结果需要应用于管理层决策,包括董事会和高管层作出的战略性业务决策,文件特别强调董事会和高管层参与对压力测试的有效实施至关重要。
如果新资本协议的压力测试监管文件在2004年就开始实施,如果银行家们通过压力测试,提前看到了房价大跌的压力情景下的可怕景象,也许此次金融危机不会来得那么快、那么深,甚至可能在一定程度上得以避免。
他山之石
在本轮危机中,国内银行业损失较少。但幸运不等于高明,与国外“落水”的同业相比,国内银行业的整体风险管理和压力测试水平依然是落后的。从把压力测试作为风险管理工具、压力测试理念的渗透、构建全面压力测试体系三个层次看,国内银行业大部分还开始于第一层次,还处在将压力测试作为风险管理工具进行研究探索的阶段,仅有建行、工行等少数大型商业银行较为全面地开展了各种资产组合的压力测试,并开始着手构建全面压力测试体系。例如,建设银行从2005年开始,开展涵盖全行信贷资产的宏观压力测试,2007年-2008年又专门开展了房地产市场下滑、国际金融危机以及宏观经济下滑等极端情景的压力测试,制定了压力测试管理办法,搭建了全面压力测试体系的初步的制度框架。
与此同时,中国银监会也在大力推动压力测试在银行业的应用。2007年12月,银监会正式发布了《商业银行压力测试指引》,要求商业银行根据各行业务发展情况和风险管理水平,制定各行的压力测试方案,从而在监管层面,首次对商业银行全面、系统地提出了压力测试的要求,在制度上保障、规范了商业银行压力测试体系的开展与运作。此后,银监会通过组织商业银行开展有针对性的压力测试项目、国际金融组织专家技术援助项目等多方面工作,将中国银行业对压力测试的研究和应用整体往前推进了一大步,对完善商业银行风险管理体系起到了积极的作用。
此次金融危机给国内银行业提供了难得的极值风险案例,国内银行业应当以此为契机,及时研究总结国内外风险管理体系的不足,及时制定相应的压力测试管理政策和制度,组建压力测试人才团队,搭建与之配套的基础设施(包括数据基础、系统基础、计量工具基础),构建全面压力测试体系,从而为积极管理极值风险、打造中国银行业百年老店奠定基础。
国内银行业的监管者更应承担相应的监管责任,一方面可加大国内外业界交流,加快压力测试理念的传播与应用;同时,也进一步深化银行业对压力测试的应用,强化对银行创新产品的压力测试要求,将压力测试与现有监管体系有机结合,有效保障金融体系稳健运行。■
采油测试压力表 篇3
关键词：气举采油,注入气输送,压力调节系统
1 气举采油系统的现状分析
对气举采油系统的发展现状进行分析, 首先就要对其工作原理和工作性质有一定程度的认识和了解。气举采油系统在进行采油工作时, 其能量是赖以通过压缩机压缩增压以后的高压天然气来提供的。高压天然气在压缩机内完成增压过程, 然后进一步通过气举管网输送至各个具体的油井点进行工作。需要把握的一个观点是:虽然说各个实际的气举点会因为其自身条件、状况和结构的不同而使得其井况有着明显的区别, 这也就是说, 各个气举井对于注气量和排液压力的要求对是不尽相同的, 相对应的, 其井下气举管柱的设计也是不一样的。但尽管如此, 我们必须认识到, 上述不尽相同的所有气举井, 却都是在同一个供气系统下进行施工和生产的, 这也就意味着, 如果气举采油系统中供气系统压力系统发生变化或者是出现故障的话, 会对所有的气举井工况都产生较大的影响。
针对于上述问题, 其解决现状不容乐观。在我们国家长期以来的解决方法都是直接进行手动关井。也就是说, 面对突发或者是短期停机的状况时, 都只能采取这样一种执行速度慢、影响较坏的方式来进行处理, 更糟糕的是, 其实采用这样一种方法对上述问题进行处理, 归根结底, 也只是在较小程度上减小了系统变化或故障给气举井带来的影响, 即没有根除问题, 也不算是有效的解决了问题。
据不完全统计, 在我们国家的某些气举采油系统工作点, 一年之中因各种原因或因素而造成的停机次数高达数千, 影响产量也大约在2000t, 损失较大, 因此, 对于这样一种问题的研究和处理是很有必要的。
2 气举采油系统注气外输压力调节技术的工作原理及系统组成
2.1 压力调节技术的工作原理
供气系统处于正常稳定的工作状态时, 在每一个配气站点都有一个稳定的干线压力数值, 这一数值就是某个确定站点在进行系统压力调控时所应选用的参考数值。一般来说, 在系统正常运行时, 实时的干线压力数值就会通过压力传感器传送至控制屏内并通过控制屏内的无纸记录仪将其设定为调控干线压力时的下限。在这一确定站点的实际干线压力低于其设定的下限数值时, 控制屏就会向相应的执行机构发送信号, 通过电流大小改变的方式来控制气动薄膜阀的开启度, 以此来最终达到对气举井注气量实现有效控制的目的。
2.2 压力调节系统的结构组成
控制部分:无纸记录仪, 其他相关控制系统
传感部分:压力传感器, 温度传感器, 其他相关附属件
执行部分:减压阀, 动薄膜阀, 流量计, 其他相关附属件
3 气举采油系统注气外输压力调节系统的调节参数
针对于一般的气举采油注气系统外输压力调节系统, 我们对其相关的技术参数给出下面一组数值:
信号输出:24VDC供电电压, 4-20m ADC两线制
测量范围:0-10MPa, 0-16MPa
工作环境温度:-20~45℃
介质环境温度:30~100℃
精度等级:0.25级
防爆要求:MD11BT4
4 外输压力调节系统的应用
我们对一些具体的油田进行调查, 发现大多数油田都有着气举井供液不足的状况存在, 但是这样的气举井在短时间内的关井和停止注气去其工作状况的实际影响并不大, 针对于这样一种气举井的特点, 我们在一具有代表性的油田位点选择适当数量的气举井来参与气举系统调控, 并得出其总注气量。通过实际的调控发现, 当气举外输气量的变化值小于其总注气量时, 整体的气举采油系统就不会因为外输气量方面的变化而产生任何相应的变化;但是相反状况下, 也就是气举外输气量的变化值大于其总注气量时, 我们发现, 所选取的全部气举井的注气工作全部关闭停止。
在这样一种基础上, 我们进一步的对该选取的油田井口的历史资料进行收集, 并对比外输压力调节技术应用后的状况来进行分析, 最终得出的结果是, 在气举采油系统中应用外输压力调节技术, 其系统变动率下降了80%, 因此认为, 这一技术的应用是完全有效和可靠的。
5 气举采油系统注气外输压力调节技术的研究结论
在大量的试验和实践基础上, 我们通过数据、现象以及应用后续反映, 总结出以下几条相关的结论或者说仅仅是经验:
5.1 在使用气举采油系统进行采油的油田中建立起一套完善的气举压力调节系统, 是能够减少因压力波动而给气举采油系统带来的不良影响的, 且该调节高效可靠、安全经济。
5.2 自动系统的安装和应用能够有效的调节注气量, 使其合理稳定。
5.3 认为如果能够进一步的扩大参与到系统压力调节调控中来的气举井井数的话, 就能够实现更大面积的气举井的安全稳定生产, 也就是说, 规模产生效应。
6 结语
本文在简要介绍气举采油油田相关现状的基础上, 进一步对目前气举采油系统在进行工作的过程中所面临的问题进行了提出并探讨;在这样一个探讨过程中, 详细的分析了气举采油系统的应用现状, 并针对其问题提出了气举采油系统注气外输压力调节技术;对于气举采油系统注气外输压力调节技术, 我们较为详尽的介绍了其工作原理及系统组成, 并给出了其在实际施工应用中的相关参数, 在此基础上将其在实际的气举采油系统中的应用以及应用成果进行了分析和探讨;文章的最后给出了根据上文内容所得出的一系列结论, 实际上也就是一种工程实际问题的解决方案。这一方案的提出, 旨在于在一定程度上给相关的理论同行提供参考和给一线的工作人员提供指导。
参考文献
[1]杨灵信, 唐佩瑜等.气举采油系统注气外输压力调节技术研究与应用[J].国外油田工程, 2003 (8) [1]杨灵信, 唐佩瑜等.气举采油系统注气外输压力调节技术研究与应用[J].国外油田工程, 2003 (8)
