直井抽油杆柱扶正器安装间距设计计算

为使直井抽油杆扶正器分布更加合理，首先进行了抽油杆柱受力分析，在抽油杆柱受力分析时综合考虑了直井抽油杆柱与液体之间的摩擦力、井液对抽油杆柱的浮力和油管内液柱作用在柱塞上下面的液体压力差，接着在抽油杆柱受力分析的基础上运用能量法推导出了相邻扶正器间距的计算公式，并利用Matlab和VB语言编制了计算软件，最后进行了实例计算分析。计算分析结果表明：抽油杆柱与液体之间的摩擦力和井液对抽油杆柱浮力这两者对扶正器的间距布置影响不大，实际应用中为简化计算可以忽略不计；但油管内液柱作用在柱塞上下面的液体压力差，对扶正器间距影响远远大于前两者，必须加以考虑。     

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。     

螺杆泵采油抽油杆柱动力学研究

螺杆泵采油抽油杆柱断脱事故严重制约了螺杆泵采油技术的应用.以螺杆泵采油抽油杆柱微元段受力分析为基础,根据力学平衡原理建立抽油杆柱动力学波动方程.采用有效差分法对波动方程进行数值离散,并给出了波动方程求解的定解条件,得到了描述抽油杆柱动力学波动方程的数值解.实例计算表明,抽油杆柱受到的扭矩和轴向力均随深井的增加而减小,扭矩和轴向力的最大值均发生在井口.     

幂律流体偏心环空间隙雷诺数及层流区域计算方法研究

以平板流模型为基础,提出了幂律流体偏心环空间隙雷诺数及层流区域计算方法.计算实例表明:可用偏心环空间隙雷诺数分析并表征偏心环空横截面上紊流和层流同时存在的现象;可用幂律流体偏心环空层流区域方程确定环空局部层流和紊流区域范围;在偏心度较大情况下,偏心环空幂律流体不易发生完全紊流;偏心环空综合雷诺数大于临界值2100时,幂律流体也可能出现紊流和层流两种流态.     

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。     

装有扶正器的斜直井抽油杆柱摩阻力的理论研究

从斜直井的特点出发,推导出装有扶正器的抽油杆柱所受液体粘滞阻力及与油管摩擦力的计算公式。计算实例表明,抽油杆柱与油管的摩擦力是杆柱自重的5.01％;所受液体粘滞阻力相当于稠油竖直井的阻力。指明斜直井用抽油机除采用长冲程、低冲次外,还应具有下冲程比上冲程慢的特点。     

斜井抽油杆扶正器安放间距三维计算

在斜井抽油杆上合理布置扶正器可减缓抽油杆与油管的相互磨损，延长油井免修期，降低生产成本。采用力学分析的方法，结合井眼轨迹数据，由下到上逐跨计算了抽油杆柱的扶正器间距和轴向力。假定抽油杆柱上只有扶正器处与油管接触，通过反复试算确定了两相邻扶正器之间的合适间距、上扶正器处的轴向力和侧向力。研究结果表明，相邻两扶正器的间距取决于上述轴向力、侧向力、井眼几何尺寸、杆抗弯刚度和杆与管间隙的大小。抽油杆柱最下端作用力的大小取决于液体压强、柱塞重量、摩擦力、液体阻力和惯性。而侧向力的大小取决于井眼见何尺寸、轴向力和抽油杆重量。计算实例及现场应用均表明三维计算方法是可行的。     

地面驱动螺杆泵井杆管环空螺旋流数值模拟

目前多数研究将地面驱动螺杆泵井杆管环空中的井液的流动看作多相流体轴向流动,实际上在高速旋转抽油杆带动及螺杆泵压差作用下,环空液体呈现螺旋流动。根据粘性流体运动方程及螺杆泵井井筒液体运动的特点,建立了地面驱动螺杆泵井幂律流体杆管同心环空螺旋流数学模型。运用不均匀对数网格法和有限差分法求其数值解,并对不同的流场参数进行了敏感性分析。计算结果表明,井液的轴向速度、切向速度、合速度及压力梯度随抽油杆转速的增加而增加,视粘度随转速的增加而减少。在设计螺杆泵井转速时,既要考虑增大产量,又要考虑螺杆泵举升高度及寿命。     

杆式抽油井油管受力和振动分析

通过分析杆式抽油井油管的受力，认为下冲程时液柱对油管下端的作用力不仅包括油管和抽油杆之间环形空间内的液体重量，还包括抽油杆所占空间的液体重量，且抽油杆相对于液柱向下运动的摩擦力也将通过液柱作用在油管下端。在杆式抽油井抽油过程中，动载荷是引起油管自由振动的原因。用振动方程求出的大庆采油六厂喇－2111井的油管自由振动频率与实际测得的自由振动频率相吻合。     

抽油杆波动方程等效粘性阻尼系数

为精确估计抽油杆波动方程中的粘性阻尼系数,提出基于等摩擦功原理的等效粘性阻尼系数计算方法。该方法通过建立管杆同心环空牛顿流体层流的运动方程,结合抽油杆上、下冲程的边界条件,求解了上、下冲程不同的环空流场分布及对应的粘性能耗。根据VALEEV和REPIN的流体与接箍摩擦力公式,推导了上、下冲程的接箍局部阻力损失。由1个周期内波动方程粘性阻尼项所做功等于抽油杆和接箍的能耗,得到了等效粘性阻尼系数。计算算例中,张琪阻尼公式计算值比提出的等效阻尼系数小15.0%,接箍阻尼能耗占总阻尼能耗的19.0%。研究结果为更准确预测抽油杆粘性阻尼提供了理论依据。     

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。     

抽油杆柔性减磨器的研制与应用

冀东油田近年来采用多种防偏磨技术并取得一定效果,但大斜度抽油泵井的检泵周期短、作业和材料更换成本增加的问题仍然很严重。通过建立抽油杆杆柱的力学模型进行受力分析研究,用柔性抽油杆取代常规抽油杆可减小杆柱所承受的摩擦力,进而研制了抽油杆柔性减磨器,该工具的上下2部分可以做小角度的相对转动。通过在抽油杆杆柱上加入抽油杆柔性减磨器,使杆柱在运动过程中与油管管柱轴线方向保持一致,减轻了杆管蹩劲现象,减小了抽油杆所受到的摩擦力。现场应用结果表明,该技术应用300 d,偏磨损坏的油管和抽油杆的长度由原先的各200 m分别减少到0.15 m、0 m,大幅度减少抽油机井杆管偏磨及因偏磨导致的检泵作业次数及作业和材料更换费用。     

斜直井有杆泵抽油系统井下工况诊断技术

本文根据动力学原理,考虑井眼轨道、抽油杆柱构成、抽油杆与油管的滑动磨擦力及油液的内摩擦力,采用微元矢量分析方法,建立了定向水平井抽油杆柱纵向振动的微分方程,给出了井下动态参数诊断的定解条件。建立了该模型的差分解,编制了计算机软件,并在大庆油田采油五厂得到了较成功的应用。     

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。     

斜井有杆抽油系统动态参数预测模型隐式差分解

基于斜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，建立了斜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斜井有杆抽油系统动态参数。     

碳纤维杆抽油系统节能效果与机理的仿真研究

针对碳纤维杆抽油系统节能机理缺乏深入研究的现状,建立了碳纤维杆抽油系统能效仿真模型,形成仿真评价方法,应用开发的软件系统对实际油井示功图与系统输入功率进行仿真,并将仿真结果与实际测试结果进行对比,对碳纤维杆抽油系统的节能效果进行了研究,分析了该系统的节能机理.研究结果表明:在相同工况或产量条件下,与钢质杆抽油系统比较,...     

有杆抽油系统泵功图计算的一种快速递推法

在抽油杆柱波动方程分离变量法的基础上,将矩阵递推技术与三角级数递推技术相结合,提出了有杆抽油系统故障诊断技术中计算泵功图的一种快速算法,这种方法不仅适用于单级抽油杆采油系统,同时也适用于不同材质,不同杆径抽油杆组成的抽油系统,这种方法利用三角级数递推技术解决了用分离变量法求解过程中反复调用三角函数占用较多计算机时间的问题,把调用三角级数的次数降到了最低,节省了运算时间;利用矩阵递推技术解决了级次抽油杆不同杆材或不同杆径抽油杆联结处的力与位移的连续条件,同时简化了运算过程中大量中间参数的计算,并使整个方法的推导过程简便直观,为批量进行有杆抽油系统故障诊断的泵功图计算提供了技术途径,经“有杆泵抽油系统工况自动诊断软件”在新疆油田实际应用表明,该方法的运算速度快于目前的其他算法。     

定向井抽油杆柱有限元优化设计方法

提出采用有限元法对定向井抽油杆柱进行优化设计的方法作出基本假定,建立了力学模型,通过空间直梁单元刚度矩阵以及外载和等效节点力计算,提出了定向井抽油杆柱有限元优化设计步骤,为定向井选择抽油杆柱提供了理论依据.