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。     

新系列游梁式抽油机—抽油泵装置用大泵抽油时抽油杆柱下部加重杆的选择图解

大泵抽油是在有杆泵抽油井中加大抽液量的有效方法。为了减少大泵抽油时抽油杆柱下部的断裂次数,广泛采用下部加重杆。目前国内外还缺乏具有充分理论根据和应用简便的下部加重杆的计算方法。本文根据抽油杆柱的疲劳强度计算理论,引进了抽油杆柱下部的允许纵向弯曲载荷的新概念,推导了下部加重杆的理论计算公式,并以此公式为基础绘制了一组大泵抽油时抽油杆柱下部加重杆的选择图解,便于现场的实际使用,同时有利于提高大泵抽油的技术经济指标。     

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.     

抽油杆柔性防磨接箍的研发与应用

针对大斜度抽油井管杆偏磨严重的问题,研制了抽油杆柔性防磨接箍.该接箍能够根据井眼轨迹的变化发生自由偏转,同时采用了耐磨性能高、摩擦系数低的耐磨材料,因此抽油杆柔性防磨接箍把抽油杆刚性连接转变为柔性连接,能够减少全角变化率较大井段的管杆的接触应力和摩擦力,改善抽油杆柱的受力状况,有效缓解油井的偏磨,对大斜度井、定向井、水平井的防偏磨效果较好.     

冀东油田中斜度定向井防偏磨技术优化研究

冀东油田中斜度定向井管杆偏磨是油管刺漏和抽油杆断脱的主要影响因素,缩短了油井的检泵周期,增加了油井维护工作量,加大了生产成本。利用数理统计学方法,分析了影响中斜度井杆管偏磨的井斜角、冲次、沉没度及含水率等主要影响因素,确定了各因素导致杆管偏磨的技术界限。使用加重杆改善杆柱受力结构,对井斜大于35°的油井采用耐磨衬里油管、优化生产参数来降低杆管偏磨程度等方式,进一步完善了中斜度井管杆防偏磨工艺技术。推广应用该项技术以来,平均单井检泵周期延长250 d,生产维护费用节约5×104元/井次,为油井长期平稳生产提供了技术支撑。     

助力深抽有杆泵井工况诊断模型

针对有杆泵井抽油杆柱加装助力深抽装置后,抽油杆柱受力状况发生变化,影响示功图形状和特征以及油井工况诊断精度的问题,开展杆柱动力学分析、Ｇｉｂｂｓ 模型修正和功图识别方法研究,建立了助力深抽有杆泵井泵功图求解的数学模型和综合了矢量法与基于规则诊断法的泵功图工况特征识别模型,并编制了计算软件。 经 ９ 口油井的实际应用,工况诊断正确率达到 １００％,表明助力深抽有杆泵井工况诊断模型正确可行、应用可靠,能够为工程技术人员及时发现、分析、处理油井故障提供技术支持。     

抽油杆柱的可靠性分析与有限元验证

抽油杆柱是抽油机的关键薄弱环节,在实际复杂工况中可靠性难以保证。文章分析了抽油杆柱的载荷来源及其理论算法,根据实际生产情况提出了加重杆的失稳防治措施,并得到了其计算方法。以某油井为例进行了加重杆的改良设计,建立了抽油杆柱的有限元模型,对改良前后的模型进行了分析,对加重杆设计方法进行了验证。     

XJFB型防偏磨抽油泵的研究与应用

为了解决有杆泵抽油井杆管偏磨及提高稠油井、高油气比井和大斜度井泵效的问题,研制开发了XJFB型防偏磨抽油泵.该泵采用机械阀和双柱塞的结构,柱塞与抽油杆柱不直接连接,游动阀为机械开启方式,抽油杆柱始终在拉应力状态下工作.在临盘油田65口井的现场应用表明,XJFB型防偏磨抽油泵,能防止抽油杆柱发生弯曲失稳及由抽油杆受压弯曲造成的杆管偏磨,有效解决了稠油井、高油气比井和大斜度井凡尔开关滞后的问题,提高了泵效.     

大斜度抽油井延长免修期的有杆泵举升工艺技术

分析了杨家坝油田大斜度井有杆泵生产过程中产生故障的原因，指出影响大斜度井生严的主要因素是开斜角和狗腿度。对现有斜井有杆泵的固定凡尔和抽油杆扶正器进行了改进，结合墩塘油田大斜厦井的实际井况，对有秆泵抽油系统进行了优化设计，形成了新的大斜度井有杆泵举升工艺技术。4口井的现场应用证明，大斜度井有杆泵举升工艺技术改善了油井的生产状况，达到了延长检泵周期、提高泵效、增加产量的目的。     

非直井有杆泵深抽技术研究与应用

随着油田的开发,斜井、侧钻井、水平井等非直井在油田开发中起到越来越重要的作用,但由于井身结构的特殊性,限制了有杆泵的下入深度,严重影响了油井的生产能力,同时抽油井杆管偏磨,已成为非直井降低产量, 增加作业成本、增加杆管成本的主要矛盾。在对非直井泵挂下入深度影响因素分析的基础之上,以防偏磨为重点,通过调整扶正间距、优化杆柱组合及应用防偏磨旋转调整式采油井口装置、抗磨副、防失稳装置等技术配套,充分挖掘井筒潜能,成功的将泵下到了造斜点以下,实现了非直井的有杆泵深抽,为非直井有效开发提供了技术保障。同时通过工艺配套综合治理,达到有效减少偏磨,延长检泵周期目的。现场试验取得显著效果,对国内其他油田同类井的开采具有借鉴意义。     

玻璃钢-钢混合抽油杆优化设计

以防止底部杆柱受压失稳为前提,提出以系统优化为目标的玻璃钢-钢混合抽油杆柱设计方法。采用新方法快速确定最佳杆柱比例,给出了混合杆柱设计方法及步骤;根据油田区块的特点,应用等级参数加权法确定评估系数,实现抽油系统优化设计;根据模型进行编程,并对油田实际生产井进行设计。设计方案能够满足生产实际要求,具有下泵深度增加、产量增加、悬点载荷减小等优点。     

增抽扶正器在二连油田的应用

二连油田有32%的抽油机井泵效低于30%,为此有针对性地引进了增抽扶正器配套工艺.增抽扶正器具有减少冲程损失、减少漏失、抽油杆扶正以及实现分段举升,减轻抽油杆的疲劳负荷等功能.现场试验9口井,冲程损失均有所减少,6口井增液效果明显,平均增液42.8 t/d,增油4.5 t/d.通过对应用效果分析认为该工艺能够有效地减少冲程损失、提高泵效;应用井供液能力是影响泵效提高效果的关键因素;该工艺对供液能力比较强的油井有很好的应用前景.     

基于模糊数学的多目标评价法及有杆泵系统优化

抽油机井有杆泵系统优化设计通常会有很多方案,目前没有相对合理的方法对这些方案进行优选。基于模糊数学原理的多目标优选方法,以系统效率、供产协调、安全系数为目标变量,对优化设计出的多种有杆泵系统方案进行对比分析,得出侧重于某一权重的最优方案。实例分析表明,该方法优选出的优化设计方案优于其他方案,对采油生产具有指导意义。     

胜三区抽油杆失效机理分析及措施研究

胜三区抽油杆断脱成为有杆泵失效的主要因素，抽油杆的失效大大加重了油井的维护费用。对此，主要从矿场生产的角度，对胜三区抽油杆失效的化学因素和物理因素进行深入细致的分析。在现场采取了加缓蚀剂、简化管柱、控制油井沉没度、降低含砂量和应用防偏磨工艺等措施，取得了较好效果。     

稠油井空心杆泵上掺稀油降粘举升工艺设计

针对鲁克沁油田稠油生产井井筒流体流动困难、举升效果差的问题，进行了稠油、稀油及不同稠稀比混合物的粘温关系试验，建立了不同稠稀比混合物的粘度计算相关式和空心杆泵上掺稀油降粘举升工艺参数设计模型。应用结果表明，掺稀油对鲁克沁油田稠油具有明显的降粘效果，所建立的空心杆泵上掺稀油降粘举升工艺及举升参数设计模型具有较高的准确性。通过优化设计，平均单井系统效率提高了4．53％，平均单井产油量增加1．905t／d，累计增油3780t，取得了很好的开采效果。     

杨井作业区管杆偏磨机理分析及防治措施

目前杨井作业区已进入开发中、后期,井筒状况恶化严重,管杆偏磨矛盾日趋突出,在抽油机井管杆偏磨造成的直接后果就是油井的免修期大大缩短,大量管杆材料早期报废,已成为制约油井连续平稳生产的主要影响因素,增加大量井下作业工作量及作业费用,可见开展管杆偏磨机理研究有着重要意义,本文从机理上分析造成管杆偏磨原因,并提出有效地防治措施。     

特定工况条件下管杆的化学腐蚀与开裂

有杆抽油井井下的化学腐蚀是在特定物化条件下进行的,是由油井产液的特点和油井工况两方面决定的。就中原油田的进一步开发,油井产液含水量上升,加之产液中CO2、H2S和大量可溶性盐的存在,抽油杆和油管在抽汲过程的工况条件下,各种腐蚀明显加剧,提出了缓和这一矛盾的方法。     

同轴式双空心抽油杆下入深度设计方法

同轴式双空心抽油杆加热系统可有效解决高凝油井井筒易结蜡、稠油井产液黏度较高的问题,但考虑油井生产效率、开采成本及综合的经济效益,需要计算出最佳的抽油杆下入深度。以井口出油温度最优为目标,同轴式双空心抽油杆下入深度、循环水进口温度为约束条件,建立了井口出油温度C计算模型。利用该模型进行求解时,先用迭代法进行同轴式双空心抽油杆下入深度优化,然后在优化结果基础上进行抽油机载荷校核。建立的井口出油温度计算模型及同轴式双空心抽油杆下入深度确定方法,在现场13口油井进行了应用。结果表明,该方法避免了以前设计人员凭经验确定抽油杆下深的弊端,可靠性更高,且有效时率平均提高14.1百分点,既满足了生产需要又节省了油井开发成本。