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。     

玻璃钢-钢混合抽油杆合理组合范围分析

建立了玻璃钢-钢混合抽油杆柱无阻尼振动模型;给出了计算频率系数的计算公式;分析了二级玻璃钢混合杆柱面积比(Y1)、长度比(Y2)对杆柱频率系数的影响;给出了杆柱组成比例的合理范围.从实际设计出发,简化了三级杆柱频率系数计算公式,分析了三级混合杆柱面积比(Y3)、长度比(Y4、Y5)对频率系数的影响.     

一种设计玻璃钢混合杆柱抽油系统的新方法

玻璃钢抽油杆柱质量轻、弹性好,与一定比例的钢杆柱组合后能够实现超冲程。针对玻璃钢杆柱不能承受过大的轴向压力的特点,对杆柱系统失稳临界载荷进行分析,并在此基础之上提出以底部杆柱不受压失稳为目标的杆柱应力设计方法,给出了玻璃钢混合杆柱系统优化设计步骤。经对实际生产井进行设计,目前生产井运行良好,满足了预期要求。     

玻璃钢-钢混合杆抽油系统设计问题综述

介绍了玻璃钢-钢混合杆柱设计中曾用的半经验公式法、API推荐法、简易公式计算法,以及后来发展起来的一维、二维和三维预测模型法等杆柱设计方法。在论述抽油杆柱受力状态时,认为玻璃钢-钢混合抽油杆柱底端是否出现弯曲现象,应采用有效张力而不是真实张力来分析。在讨论超冲程设计时,提出要获得超冲程,就要使冲程、杆柱刚度和抽油泵柱塞直径的综合设计结果,满足F0/（SKr）=0.45～0.65。     

加装减载器的抽油杆柱设计方法研究

减载器可降低抽油机悬点载荷,但改变了抽油杆柱的受力状态,常规的多级抽油杆柱组合已不适用于加装减载器的杆柱组合。考虑减载力的影响,基于静等强度准则,结合减载器处杆柱应力状态,提出了杆柱组合的改进设计方法,并应用当量应力条件对设计杆柱进行强度校核,实现了加装减载器的抽油杆柱设计。现场应用表明:既降低了悬点载荷,又改善了杆柱应力状态,可延长杆柱使用寿命。     

玻璃钢抽油杆保护器的研制

玻璃钢抽油杆在抽油过程中 ,由于油井产出液含砂等异物或下冲程冲速过高等原因 ,使下冲程玻璃钢抽油杆和钢抽油杆运动不协调 ,下部钢抽油杆对上部玻璃钢抽油杆产生阻碍作用 ,后者受压而容易被劈裂。 2 0 0 0年中原油田第三采油厂有 17口由玻璃钢抽油杆和钢抽油杆组合的油井因杆柱下行遇阻而致玻璃钢抽油杆劈裂 ,造成油井停产 ,经济损失很大。鉴于此 ,研制了玻璃钢抽油杆保护器。技　术　分　析1 结构特点及原理玻璃钢抽油杆保护器的功能是保护玻璃钢和钢抽油杆柱组合中玻璃钢杆柱 ,以免玻璃钢杆柱受压失效。玻璃钢抽油杆保护器采用碟簧和一…     

碳纤维连续抽油杆超冲程问题研究

碳纤维连续抽油杆使用时,柱塞的运动存在超冲程现象,且超冲程的影响规律不明,导致碳纤维连续抽油杆的设计使用缺少理论依据。鉴于此,将抽油杆运动分解为由悬点位移和泵时变载荷激励的两个子运动,分别建立相应的数学模型,采用有限差分法对模型进行求解。根据所建模型分析了冲次和杆柱组合对柱塞超冲程的影响,分析结果表明:悬点位移激励产生的柱塞超冲程随着冲次的增加而单调增加,泵时变载荷引起的柱塞超冲程则有正有负;柱塞的超冲程是由悬点位移和泵时变载荷共同作用产生;有杆采油系统均存在超冲程现象,碳纤维-钢混合杆柱的能耗和泵效均优于全钢杆。研究结果可为现场充分利用碳纤维抽油杆的优势提供理论依据。     

玻璃钢-钢混合杆柱优化设计

以系统优化为前提,合理地初选了玻璃钢-钢混合杆柱比例、泵挂深度及抽汲参数,提出了以底部杆柱不受压失稳为目标的杆柱应力设计方法。给出了玻璃钢-钢混合杆柱系统优化设计步骤,开发了适用于玻璃钢-钢混合杆柱的优化设计软件。用该软件对YKXX井玻璃钢-钢混合杆柱进行优化设计,结果表明,系统效率均低于30%,其主要原因是选用了库存抽油机;冲程损失均小于0,这说明该种杆柱设计方案实现了超冲程;第1级杆为加重杆可以平衡下冲程过程中杆柱底部的压应力。     

玻璃钢－钢抽油杆柱振动频率的有限元法计算

合理设计玻璃钢－钢抽油杆柱，可使该混合杆柱的纵向振动固有频率更接近抽油机的工作频率，实现泵的超行程，从而增加产液量。本文建立了混合杆柱的有阻尼纵向自由振动有限元模型，并采用兰索斯法求解这一多自由度的ＭＣＫ型特征值问题。经实例计算，有限元法比ＡＰＩ计算法和Ｔｒｉｐｐ计算法精确，适用性强，可用于不同类型混合杆柱的设计计算。     

侧流减载泵举升系统动态预测与优化

采用Gibbs波动方程描述细长杆柱的力学行为,考虑杆材变化和接箍的影响,基于链条式抽油机悬点运动规律和侧流减载泵的工作特性,提出抽油杆柱轴向振动的上、下边界条件,建立了超深抽系统的动态预测数学模型。实例计算表明,预测示功图与实测示功图相吻合,预测悬点最大载荷、最小载荷误差分别为2.7%、2.2%。对试验井所用杆柱进行了强度校核,并重新进行了杆柱设计,使悬点最大载荷降低了26.8%,举升效率提高了15.3%,为侧流减载泵举升系统提供了一套动态预测方法。     

玻璃钢－钢抽油杆柱振动频率的有限元法计算

合理设计玻璃钢－钢抽油杆柱，可使该混合杆柱的纵向振动固有频率更接近抽油机的工作频率，实现泵的超行程，从而增加产液量。本文建立了混合杆柱的有阻尼纵向自由振动有限元模型，并采用兰索斯法求解这一多自由度的ＭＣＫ型特征值问题。经实例计算，有限元法比ＡＰＩ计算法和Ｔｒｉｐｐ计算法精确，适用性强，可用于不同类型混合杆柱的设计计算。     

深井采油中玻璃钢-钢混合抽油杆设计新方法

针对深井特点,提出确保玻璃钢在不受弯曲、不受高温、不受压前提下,以整体杆柱质量最轻为目标的混合杆柱设计新方法。给出了确定混合杆柱组合比例的方法,并建立了新的杆柱设计模型。根据模型编制软件,并对油田深井进行混合杆柱设计。设计方案满足油田实际生产需求,并能使悬点载荷明显减小。     

考虑液体惯性的游梁式抽油机悬点载荷计算

根据抽油杆柱和液柱受力单元 ,在考虑抽油杆柱受阻尼力和液体惯性力影响等条件下建立了抽油杆柱和液柱的运动方程 ,利用Wendroft差分格式对运动方程进行求解 ,可以准确求出任意时刻的悬点载荷值。中原油田采油三厂 4 9口抽油机井悬点载荷的计算表明 ,该方法计算的悬点最大载荷和最小载荷值精确度分别为 75 6 %和 6 5 2 % ,大大高于其它公式计算精度。该方法运算程序简单 ,可在现场中推广应用。     

斜井抽油杆柱的力学分析与设计

根据斜井抽油杆柱运动特性,建立了较完整的分析杆柱受力的三维力学模型;利用其所有平衡条件和变形协调关系,分析了杆柱在复杂运动、变形过程中的受力状况,预测了斜井中的悬点最大载荷和最小载荷二个重要参数,以及杆柱任一截面上所有内力分量。实测结果表明与理论计算结果相当吻合。在综合考虑强度、刚度、疲劳寿命的基础上,依据本方法可进行斜井中的抽油杆柱设计及其扶正器的安装位置设计。图4表2参4     

玻璃钢混合杆柱设计方法及防冲距计算

玻璃钢杆柱不能承受过大的压力,设计时底部需增加一定长度的钢杆形成玻璃钢混合杆柱。大多数玻璃钢混合杆柱设计方法均以中和点为设计参考,通过对杆柱系统失稳临界载荷进行分析,提出以底部杆柱不受压失稳为目标的杆柱应力设计方法,并在此基础上结合模糊数学优化理论,得到玻璃钢混合杆柱系统的优化设计步骤。分析了玻璃钢混合杆柱防冲距,简化并修正了防冲距计算公式。提供的设计最佳初选比例能够节省计算时间,提高计算精度。提出的设计方法在实际应用中取得了良好的应用效果。     

玻璃钢杆与钢杆混合抽油杆柱动态模型的解析法研究

在一维波动方程的基础上，建立了玻璃钢杆与钢杆混合抽油杆柱的动力学模型。这种模型考虑了两种杆柱材料性质差别、钢接箍集中质量和液体粘滞阻力对玻璃钢杆柱的动力学影响，以及抽油泵边界条件中带有未知状态转换时间参数。针对这种含待定参数的定解条件，建立了求解数学模型的解析方法。实际计算表明，理论计算值和实测结果基本吻合。     

细长抽油杆柱振动特性数值研究

抽油杆柱在悬点位移及油柱负荷激励下,发生周期性振动,如何合理的降低或利用杆柱振动,是抽油机节能降耗的研究热点之一。细长杆柱振动的响应机理研究是解决此问题的关键。根据振动力学理论及有限元理论,建立了抽油杆柱振动力学模型,采用数值方法进行求解,获得抽油杆柱在悬点位移激励及油柱负荷激励下的 响应特性,分析了悬点振动波形的叠加规律,提出了降低悬点载荷及提高泵冲程的关键点。并以改变抽油机冲次为例,分析了抽油泵产生超冲程的规律,为合理利用抽油杆柱的振动,达到节能的目的提供了理论基础。     

抽油杆柱防偏磨器的研究

为解决抽油机井杆管偏磨问题，研制了一种抽油杆枉防偏磨器，介绍了其结构和工作原理，建立了防偏磨器下部抽油杆柱运动的数学模型，提出了适合于不同抽油机井的抽油杆柱防偏磨器的设计方法。现场应用证明，此装置可有效地降低抽油杆柱动载荷，消除由于杆柱弯曲而产生的杆柱偏磨和脱螺纹现象，显著提高杆柱的断脱周期，降低抽油机的悬点载荷，不增加有杆抽油系统的冲程损失，提高油田的整体经济效益。     

有杆泵采油井地面提防冲距理论分析

计算地面防冲距时,凡是影响悬点载荷的各种力量,都将影响防冲距的计算.考虑到静载荷和惯性载荷在悬点总载荷中的比例占绝对优势,为了使问题简化,只考虑静载荷和惯性载荷.有杆深井泵防冲距是根据泵挂深度取经验值.防冲距影响因素可以分为杆柱自重、液柱载荷、惯性载荷和井温4种.防冲距公式计算结果表明,杆柱自重和液柱载荷是构成防冲距的主要因素.     

利用API推荐方法设计玻璃钢—钢混合抽油杆柱

通过对API RP llL推荐的设计钢抽油杆柱的适用性分析研究,论述了玻璃钢—钢混合抽油杆柱同样可以简化成与钢抽油杆柱一样的振动系统,边界条件完全相同,其区别仅是这两个系统的总刚度、总密度不同。文中讨论了如何利用设计钢抽油杆柱的API设计方法来设计玻璃钢—钢混合抽油杆柱,并给出了设计步骤,试图将这一方法推广应用于玻璃钢—钢混合抽油杆柱的设计中,使其具有更广泛的应用范围。