玻璃钢-钢混合抽油杆柱优化设计与节能评价

运用考虑抽油杆柱纵向振动的一维有阻尼波动方程,以悬点运动规律和泵柱塞载荷为约束条件,建立了玻璃钢-钢混合抽油杆柱优化设计和节能效果计算方法,并对玻璃钢-钢混合抽油杆柱的工作行为进行预测,井例计算结果表明,相比较于纯钢质抽油杆柱,优化的玻璃钢-钢混合杆柱可使悬点载荷差减小约21 kN,油井系统效率提高约5个百分点;玻璃钢抽油杆占玻璃钢-钢混合杆柱总长度的比例小于等于80%时玻璃钢抽油杆不会受压,且其比例在20%⁶0%之间会出现超冲程现象。     

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。     

钢丝绳采油系统抽油泵柱塞超行程分析

利用抽油杆柱行为预测技术 ,定量计算了钢丝绳连续抽油杆柱和钢抽油杆柱两种采油系统抽油泵柱塞的超行程 ,分析了主要油井工作参数 (包括冲程、冲次、泵径、泵深、沉没度、杆柱组合 )对泵柱塞超行程的影响 ,定量地描述了影响抽油泵柱塞超行程的主要参数。指出 :在油井工作参数合适的条件下 ,钢丝绳连续抽油杆采油系统较之常用的钢抽油杆采油系统更易于形成泵柱塞的超行程 ,使油井产量增加。为增加使用钢丝绳连续抽油杆采油系统油井的产量 ,合适的油井工作参数应为长冲程 ,适当冲次 ,小泵径 ,并应精心选配绳杆组合。最后给出了实例的定量分析结果。     

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。     

玻璃钢抽油杆技术性能与应用探讨

介绍了国内外玻璃钢抽油杆技术的研究现状。玻璃钢抽油杆具有质量轻、强度高、弹性大、抗腐蚀和抽油时具有超行程等优点;可使抽油机驴头载荷降低37.5%,油井增产75%;可不更换抽油设备而增大抽吸参数;可使有杆泵抽油设备适用于超深井、斜井和严重腐蚀油井。设计玻璃钢杆柱和确定其工作制度时,必须考虑载荷系数、频率系数和阻尼系数对冲程长度的影响。     

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。     

旁通阀液力反馈抽油泵研究及应用

在稠油井以及偏磨井,由于抽油杆工作条件恶劣,在上冲程时抽油杆的拉应力增加; 而下冲程时阻力大,抽油杆柱的中和点之下处于受压状态,存在交变载荷,造成泵效低、杆管偏磨严重。通过分析井下抽油设备受力状态,对常规抽油泵结构进行了创新和改进,研制了一种旁通阀液力反馈抽油泵。该泵型采用液力反馈技术,为杆柱下行提供动力,克服稠油井、偏磨井井中杆柱下行摩阻,避免下行杆柱弯曲,同时提高泵的充满度,延长有杆泵系统的正常生产周期。泵阀采用弹簧复位球阀,柱塞两端设计防砂结构,适用于斜井、稠油井,并提高了泵效。     

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。     

一种抽油杆应力测试技术研究与应用

油田有杆泵采油生产中,抽油杆在生产过程中起着举足轻重的作用,做好抽油杆杆柱组合、生产参数优化设计可以实现节能降耗,也能有效降低抽油杆断脱频率,延长油井免修期。本文的抽油杆应力测试技术,可实时测试井下抽油杆应力值,其测试数据能够有效指导杆柱组合、生产参数方案优化设计。     

水平井采油杆柱的变形机理及预防

水平井有杆泵系统在生产过程中,由于井筒内弯曲段的存在,使得井下抽油杆柱与油管之间接触面积大大增加,因此摩擦力增加,在下冲程时抽油杆柱会发生较大的弯曲变形,这种杆柱弯曲会对抽油系统造成严重的负面影响。水平井的井身轨迹决定了举升管柱在井眼中的弯曲,从而带来了杆柱变形而引起的侧压力,在侧压力的作用下杆柱和油管发生摩擦,影响杆管寿命。抽油杆柱受到的侧压力与油管直径、井斜角、全角变化率等有关,随井斜角的增加侧向压力增大,并受全角变化率影响。安装抽油井杆柱扶正器并合理设置安放间距可以有效防止杆管之间的摩擦。     

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。     

杆管系统弹性伸缩对抽油泵泵效的影响

提出了抽油井杆管系统弹性伸缩产生的原因及其计算方法。分析了杆管系统弹性伸缩的变化规律及其对泵效的影响。增加抽油泵冲程长度以提高有效冲程所占的比例和将玻璃钢抽油杆与钢质抽油杆合理匹配实现超冲程是提高泵效的两种有效方法。而冲程过大时泵效提高的幅度不大,反而影响整个抽油机系统的疲劳寿命。     

玻璃钢杆抽油井深井泵防冲距的理论探讨及计算

国内在玻璃钢抽油杆的应用中，杆柱断脱现象比较严重，本文通过对影响玻璃钢杆抽油井深井泵防冲距各因素的分析和计算，发现目前现场设计防冲距所采用的经验公式误差太大，是造成杆柱断脱的因素之一。为解决这一问题，本文提出了一套计算防冲距的公式。     

柔性连续抽油杆超冲程问题探讨

针对国内柔性连续抽油杆在应用中强调柔性杆容易实现超冲程的观点,引述理论界对于柔性连续抽油杆柱塞超冲程的讨论,依据杆柱一维振动模型阐述柱塞超冲程的相关问题,说明不同阻尼下实现放大系数最大时的频率比随阻尼系数的变大而变小。提出出现超冲程时必然会伴随着超载荷;在过阻尼的情况下,杆柱不但不会出现超冲程,反而会出现超冲程损失;柔性杆的应用应该以柱塞的实际冲程作为设计依据;柔性杆相对超冲程的量一般比液载的额外冲程损失小,正是钢丝绳弹性模量大而优于其他柔性杆的关键原因;柔性连续抽油杆的单井优化设计应该以加重杆满足柔性杆不受压为主要设计依据。     

孤岛油田注聚区油井防偏磨探讨

1．聚合物驱油井偏磨机理 （1）轴向力。杆柱在抽油的过程中，抽油杆上某一位置，在综合力作用下，所受合力为零，该点即为抽油杆柱的受力中和点。中和点上部受拉，下部受压。当所受压力大于临界载荷时，杆柱失稳，导致弯曲偏磨，造成杆断或管漏。     

连续杆采油的超冲程现象分析

通过对连续抽油杆的运动分析和有阻尼时混合杆柱的纵向振动方程的解析解的研究, 求出两种情况下的柱塞超冲程量解。由此得出结论: 柱塞的实际冲程取决于悬点的冲程、柔性杆柱和油管在载荷作用下的弹性变形所引起的冲程损失, 同时也取决于柔性杆柱在工作过程中的弹性振动引起的超冲程。     

抽油杆扶正器导向器组合杆柱防偏磨技术研究

分析了抽油杆扶正器的应用效果和存在的问题。根据抽油杆导向器和扶正器的结构特征,以油井全角变化率为依据,提出了"抽油杆+抽油杆扶正器+抽油杆导向器+抽油杆导向器+抽油杆扶正器+抽油杆"的杆柱组合方案,配套高密度聚乙烯内衬油管,防止油井杆管偏磨。在300余口斜井段大于500m的油井使用证明,油井检泵周期平均延长1.53倍。     

基于偏磨分析的杆柱磨损寿命预测模型

针对杆柱发生磨损后的寿命预测问题,基于井下抽油杆与油管随时间磨损的特点,应用ΠΡΟΗΝΚΟΒ提出的磨损计算公式,推算出杆柱在大狗腿度处以及杆柱组合下部受压部分的磨损厚度和磨损面积与时间的关系,并根据抽油杆横截面积减小造成抽油杆磨损处的应力增加的原理,建立了一套可以预测杆柱寿命的模型。该模型可以在已知井眼轨迹和杆柱结构的前提下预测抽油杆柱的断脱位置和断脱时间。通过实例计算验证了该模型的准确性,并通过该模型分析了旋转井口有助于延长抽油杆柱磨损寿命的原理。     

影响有杆抽油系统性能参数的因素分析

文章讨论泵径、冲程、冲次及抽油杆柱组合等因素对抽油系统最大悬点栽荷、最大扭矩、最大应力范围比和冲程损失的影响。实例分析结果表明，根据不同冲程、冲次、泵径组合，可以在给定下泵深度、动液面条件下进行抽汲参数的优选，并可进一步进行杆柱组合的优化设计。     

玻璃钢抽油杆失效分析与对策

玻璃钢抽油杆的失效类型分为断杆和脱扣两种,杆体的劈断和劈散是其最常见的失效形式。影响玻璃钢抽油杆失效的主要因素包括材料质量、制造工艺、承受载荷、井况、作业施工、运输和储存等几个方面。为防止玻璃钢抽油杆早期失效,应严把产品进货质量关;正确选择油井;按应力范围图进行玻璃钢杆柱设计;按要求作业施工;完善生产管理措施。此外,建议进一步发展和完善玻璃钢抽油杆柱超深抽采油的井下泵工况诊断与分析技术,确保抽油设备高效可靠地运行。