长庆油田定向井计算机优化设计及故障诊断技术

近年来长庆油田采用了丛式井组定向井开发方式 ,给有杆泵抽油系统故障诊断及优化设计带来了新的问题 ,针对定向井井身的特点 ,考虑了抽油杆、油管、液柱三个子系统在三维空间的振动 ,并考虑到钢性抽油杆与玻璃钢杆的不同 ,进行了“有杆泵抽油系统优化设计及故障诊断”的研究工作 ,并根据研究结果编制了有杆泵优化及诊断软件。通过现场 10 0 0多口定向井的应用、10 0多口井的实际验证 ,符合率达到 90 %以上。该技术提高了长庆油田定向井油井的管理水平。     

定向井有杆抽油系统动态参数数值预测

基于定向井抽油杆柱微元体受力分析,综合考虑井眼轨迹、抽油杆柱结构,计入杆液管粘性摩擦和定向井井斜造成的杆管库仑摩擦,建立定向井有杆抽油系统工况预测数学模型,并采用隐式差分与显示差分结合的方法求解预测模型。实例计算表明,这种数学模型能够准确预测定向井有杆抽油系统动态参数。     

定向井有杆抽油系统抽汲参数的优化设计和仿真模型

综合分析了复杂结构定向井井眼轨迹、杆管间摩擦力、抽油机悬点运动规律、抽油泵气体影响或供液不足的井下实际边界条件对抽油杆柱轴向振动的影响,建立了定向井抽油杆柱轴向振动仿真模型,利用该模型实现了悬点与泵示功图的自动快速仿真。根据仿真示功图,建立了定向井有杆抽油系统效率的仿真模型。系统分析了定向井井眼轨道对杆管摩擦力、摩擦功率及系统效率的影响。综合考虑油井产能协调、油井配产、抽油机承载能力、抽油杆柱强度与电动机功率利用率等约束条件,以系统效率最高为目标函数,提出了定向井抽汲参数优化设计的计算机仿真方法,开发了定向井有杆抽油系统抽汲参数优化设计的计算机软件。现场试验结果表明,该软件系统具有较高的仿真精度。     

液动压力对有杆抽油系统的影响

建立了描述有杆抽油系统的数学模型，除考虑抽油杆，油管的运动我，还考虑了油管振动时通过液柱对抽油杆的作用。从理论上研究了油管中的液柱在油管弹性振动下产生的液动压力对抽油杆振动的影响，建立了考虑液柱液动压力的抽油杆振动微分方程，给出了液动压力折算为附加质量的计算式，以及用于有杆抽油系统动态参数诊断，预测的定解条 。给出的数学模型可供有杆抽油系统进行动态参数预测和故障诊断时参考。     

有杆泵抽油井的三维振动

本文综合考察抽油井中抽油秆、油管和液柱的三维纵向振动,得到一组描述其运动规律的新的偏微分方程,并分别接线性和非线性两种方式,用有限差分法求其数值解.该数学模型比只考虑抽油杆的一维振动数学模型以及只考虑抽油杆、液柱(油管不锚定)的二维振动数学模型理论上要更加完善,因而可以成为预测有杆泵系统的动参数及进行故障诊断的有力工具.     

斜直井有杆抽油系统动态参数的三维预测模型

根据斜直井有杆抽油系统的工作特点，提出了描述抽油杆、油管和液柱运动的偏微分方程，即预测有杆抽油系统动态参数的三维模型。这个改进模型综合考虑了抽油杆、油管、液体的轴向振动及抽油杆与油管、抽油杆与波柱、油管与液柱之间的摩擦力。给出了预测模型的边界条件和初始条件，以及偏微分方程组数值计算的差分格式。这种三维预测模型可用于有杆抽油系统动态参数预测、诊断和优化设计。     

定向井抽油杆三维力学模型及在偏磨中的应用

杆管偏磨是油田开发过程中有杆泵生产面临的重要问题, 井眼弯曲和抽油杆柱失稳屈曲是导致杆管偏磨的重要原因。文章依据微元分析理论, 对运动状态下的抽油杆柱进行了受力分析, 建立了描述抽油杆柱在定向井中受力状态的三维力学模型, 模型采用波动方程的形式, 考虑了井眼轨迹、 杆柱组合、 抽油泵以及流体的影响,通过有限差分法进行求解。实例计算表明, 该模型可以较为准确地预测定向井中抽油杆的偏磨位置以及偏磨程度。     

定向井有杆抽油系统动态参数预测模型求解新方法

基于定向井抽油杆柱微元体受力分析,综合考虑井眼轨迹、抽油杆柱结构和井下摩擦力,建立了定向井有杆抽油系统工况预测数学模型,给出了预测模型的上下边界条件、初始条件、连续性条件与数学模型隐式差分格式。实例计算表明,这种基于隐式差分解的数学模型能够准确预测定向井有杆抽油系统动态参数。     

抽油杆中性点的计算方法研究

在有杆抽油井防偏磨及杆柱设计中,抽油杆中性点的计算是非常重要的.文章考虑了抽油杆下行过程所受的各种阻力,对抽油杆在井液中所受的浮力采用了新的计算方法,计算了抽油杆的惯性载荷和杆液摩擦力的最大值,得到了中性点的计算公式,并结合实际井下力学测试数据对建立的模型进行了修正,得到了中性点计算的修正系数计算公式,使建立的模型更加符合现场实际情况.     

定向井抽油杆柱系统的准静态分析

在定向井有杆抽油系统中,为避免抽油杆柱直接和油管壁接触,必须按照一定的方法安装扶正器.安装扶正器后,杆住的受力与变形分析都不同于直井.本文就准静态条件下,运用纵横弯曲连续梁理论对定向井抽油杆柱系统的受力与变形进行分析,为定向并抽油杆柱的设计提供依据.     

水平井有杆泵诊断模型

本文给出了考虑杆柱、液柱、管柱组成的有杆泵系统的泵况诊断数学模型。该模型由描述系统振动的双曲型偏微分方程组及相应的边界条件和周期性条件组成。对于所给的双曲型方程组,经特征变换变成了便于作数值计算的形式。由于考虑了带有曲线井轴的情况,该模型适用于水平井的情况,并以直井、斜井、定向井为特殊情况。编制了应用软件,对四口井地面示功图计算了泵功图,并对泵故障进行了诊断,诊断结果与检泵作业结果一致。     

有杆泵抽油井故障诊断专家系统

根据有杆泵抽油井的常见故障及其检测特征,采用美国Teknowledge Inc.研制的专家系统建造工具M·1建造了有杆泵抽油井故障诊断专家系统,编制了一个拥有108条规则的知识库。应用胜利油田现河采油厂的6口有打泵抽油井对本系统进行了验证,诊断结论基本符合实际情况,从而对将人工智能专家系统方法应用于有杆泵抽油井的故障诊断进行了一次有益的尝试。     

定向井有杆泵抽油三维诊断模型

根据对油杆、液柱、油管的受力分析,建立了杆柱、液柱、管村饭个运动系统的定向井三维诊断数学模型利用隐式差分法求得了数值解利用微机对萨中油田部分定向井进行了诊断,预测泵功图的泵况分析结果与作业检泵结果相符.     

机抽井检泵交井后重校防冲距探讨

在有杆泵深抽井中，经常发现检泵生产正常后的泵效比刚检泵后有明显降低。泵的充满系数是影响泵效的主要原因之一，通过对机抽井油管、抽油杆的受力分析，论述由于作业交井时与生产正常时的油管和抽油杆受力发生了改变，深抽井正常生产时防冲距比交井时防冲距要大许多，导致泵的充满系数降低，从而影响了泵效。矿场应用表明，机抽井检泵交井后重校防冲距有效地提高了泵效。     

定向井有杆抽油系统诊断力学模型

根据定向井中抽油杆柱的实际工作状态,综合考虑了抽油杆柱刚度、油液粘滞阻力、村眨之间库仑摩擦力、井眼轨迹等因素的影响,从空间曲杆受力和力矩平衡原理出发,应用微元矢量分析理论,建立了定向井吸杆抽油系统诊断力学模型。     

水平井有杆泵深抽工艺的设计与评价

有杆泵是当前工艺最成熟、应用最广泛的举升方式之一,在水平井中的应用规模也相当大。针对大庆外围深层低渗透油田水平井的特殊条件,介绍了包括差动式举升、新型大斜度抽油泵举升在内的几种新的有杆泵深抽工艺设计方案,并对新型大斜度泵设计和抽油杆扶正等关键技术进行了较详细说明。室内试验和现场应用表明,差动式举升和新型大斜度泵举升工艺具有泵效高、安全性强等特点,能够满足大庆外围油田水平井深抽的要求,并取得了很好的应用效果。     

钢结构连续抽油杆技术特点及应用

传统的有杆抽油系统只适用于浅井和中深井 ,不适用于深井和大排量抽油井。采用可靠性更高的长冲程、低冲次ROTAFLEX胶带抽油机 ,配合使用钢结构连续抽油杆和杆式井下泵 ,可实现有杆抽油系统在深井、稠油井和斜井中的应用。钢结构连续抽油杆具有减缓杆管磨损 ,减小杆柱应力 ,降低减速器扭矩 ,减少停工时间和增加油井产量等诸多特点。与钢丝绳连续抽油杆相比 ,也有较大优势。中原和胜利油田的使用情况表明 ,应用钢结构连续抽油杆新技术、新工艺后 ,抽油系统更加稳定可靠 ,效率更高 ,具有广阔的应用前景。     

三维定向井抽油杆柱力学特性有限元分析新方法

结合定向井井眼轨迹的三维空间特征和超细长杆柱在井眼中的双重非线性（接触非线性和几何非线性）特征,同时考虑Rayleigh阻尼及液体摩擦影响,建立了抽油杆柱三维动态有限元方程。利用Newmark法对抽油杆柱运动过程进行时间域离散,采用结点迭代的循环求解方法对三维动态有限元方程进行了数值求解,并用直接约束法对杆/管接触问题进行了处理,得到了抽油杆柱每一结点6个自由度方向的变形和载荷。以实测井底泵功图为边界条件,求出了抽油杆柱与油管的动态接触位置,并获得了地面示功图,将预测结果与实测地面示功图进行了对比。结果表明,结点迭代法可以避免大型矩阵的数值计算问题,与Newmark法相结合,能够较准确地求解出井下抽油杆柱的三维受力及运动状态。