加装减载器的有杆抽油系统数值分析及应用

减载器可通过液压反馈力降低抽油机驴头悬点载荷和抽油杆应力,介绍了加装减载器的有杆抽油系统井下管柱结构。根据系统运动规律和杆柱受力情况,采用有限元法,对系统运动过程进行模拟,精确描述了整个抽油系统的动态特性,模拟结果与实际工况吻合。数值分析技术可使杆柱组合设计更合理,实现了降低悬点载荷、节约生产成本的目标。     

有杆泵减载器在深抽井中的应用

由于受地面设备和抽油杆强度等因素影响,限制了深抽井的下泵深度,部分井沉没度低,泵效降低,影响了开发效果。有杆泵减载器主要由密封短泵筒、密封柱塞、长泵筒和减载柱塞等组成,由于减载柱塞上、下2端压力不同,产生向上的液力反馈力,降低抽油机悬点载荷和改善抽油杆的应力分布。应用多相管流压力梯度计算并设计了减载器下入位置。现场应用27井次,悬点载荷降低17%,减少能耗5%~8%,提高系统效率3%~5%,取得了良好的增产和降低能耗的效果。     

抽油机井杆柱两级组合节能探讨

油井载荷的大小是决定抽油机能耗的关键。为了达到降低井下载荷的目的,加药、热洗清蜡、下入深抽减载器或抽油杆柱组合均能降低井内载荷。研究表明:在满足强度要求的情况下,较轻的抽油杆柱组合具有投资少、节能降耗等特点,现场应用后抽油机杆柱重力下降17.1个百分点,耗电量减少率可达到11.77%。     

Sc减载器在中原油田的应用

鉴于常规深抽工艺不能满足中原油田深抽挖潜需要的状况 ,推广应用了一项有杆泵井下减载节能技术 ,即石油采油井减载器。这项技术可合理匹配抽油机、杆、泵及管、杆柱等附件 ,通过Sc减载器产生的液压反馈力来降低抽油机驴头悬点载荷和抽油杆使用应力 ,通过抽油杆柱在井下的平衡来提高采油系统的平衡效率 ,实现减载节能采油。 4 0多口井的现场应用表明 ,在泵挂平均加深 4 0 0～ 80 0m情况下 ,工艺成功率 10 0 % ,措施有效率 96 2 % ,平均降低驴头悬点载荷 18%～ 2 5 % ,平均降低抽油杆使用应力 2 0 %～ 30 % ,平均降低能耗 8%～ 15 % ,平均提高单井系统效率 5 %～ 15 % ,平均延长单井检泵周期 2～ 6个月。     

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。     

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。     

井下单螺杆抽油泵杆柱受力分析与设计

在井下单螺杆抽油泵系统中，抽油杆柱既传递扭矩又承受轴向载荷，其受力状态与常规抽油系统中的抽油杆柱大不相同。对井下单螺杆抽油泵杆柱进行了受力分析，并建立了杆柱设计与计算的力学模型。提出了井下单螺杆抽油泵杆柱设计的原则和在二向应力状态下等强度组合杆柱设计和计算的方法：为降低杆柱摩阻和油液压头损失，应尽量采用小规格的D级抽油杆，在小规格的抽油杆柱的最大工作应力大于抽油杆的许用应力时再选用大一规格的抽油杆。此方法可利用计算机编程进行杆柱设计与计算，其程序简单易行，适用于现场工程设计计算。最后给出了设计与计算实例。     

抽油机减载器的研制与应用

通过在海拉尔地区希64-64井应用减载器,降低了抽油机驴头的悬点载荷,并确定了合理的杆柱组合,用10型抽油机进行抽油试采,完全满足该井的需要,使试采工艺技术更加完善。     

螺杆泵井杆柱组合设计研究

为解决螺杆泵井杆柱力学模型过于简单的问题,对抽油杆柱的扭转载荷与轴向载荷进行了分析和计算.结合第四强度理论,对杆柱强度条件进行了分析,提出了多级杆柱的设计思想,得出把抽油杆柱设计成多级杆柱的等强度组合设计方法.按要求和标准确定多级杆柱的长度和直径,然后按强度条件进行校核,并给出了设计实例.     

加装减载器的有杆抽油系统的平衡调节

减载器是采油井内配置的一种井下工具,可以通过自身产生的液压反馈力来降低抽油机驴头悬点载荷和抽油杆应力。加装减载器后,使有杆抽油系统的动力特性发生改变,原有系统平衡被打破。根据有杆抽油系统运动规律和平衡准则,对抽油系统及平衡重力进行分析。将理论计算与实际工况相结合,通过数值分析计算,对系统平衡进行调节,使有杆抽油系统能耗降低,达到节约生产成本、提高经济效益的目的。     

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.     

基于实际井眼轨迹的抽油杆柱API设计方法

目前的抽油杆柱设计方法大都基于设计井眼轨迹或经验公式，因此设计的抽油杆柱与井眼的匹配性并没有达到最优，结果可能影响了抽油杆柱的受力特性和寿命。概述了目前现有的抽油杆柱设计方法，提出了基于实际井眼轨迹的抽油杆柱API设计方法，即考虑到在三维空间中井下粘滞阻力及动载的影响，利用微单元分析方法计算出轴向载荷与轴向应力，然后在此基础上进行杆柱组合设计，并给出了设计流程。以江苏油田永21-3井为例，对几种设计方法的设计结果进行了对比分析，结果表明，江苏油田目前采用的抽油杆柱设计方法包含了人为经验因素，并不是最优的杆柱设计结果，有待进一步改进。     

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。     

水平井抽油加重杆柱设计方法

本文首先分析了水平井中抽油杆柱的受力特点,讨论了水平井中抽油杆柱加重的位置与必要条件。应用纵横弯曲连续梁柱理论得到了求解带扶正器的抽油杆柱的轴力、弯矩和挠度计算公式;以修正的Goodman应力图为强度准则,并考虑杆柱刚度条件,提出了水平井中抽油杆柱加重设计的方法。最后给出了某油田1口井的抽油杆柱设计实例,说明了该万法的正确性。     

地面驱动螺杆泵抽油杆柱的受力计算

结合螺杆泵抽油系统的工作特点，对抽油杆柱的扭转载荷与轴向载荷进行了分析和计算，结合第四强度理论，对杆柱强度条件进行了分析。受力分析和强度条件分析表明，杆柱顶部截面所受载荷最大，是设计与校核的重点部位。同时，杆柱所受最大载荷与下泵深度、杆柱直径、原油粘温关系等密切相关，必须结合相关的强度理论才能实现对螺杆泵抽油系统的合理设计。     

基于振动力学的抽油杆柱传动效率数值仿真研究

抽油杆柱是抽油机井井下系统的主要组成之一,其传动效率一直被人们所忽视。由于抽油杆柱的细长结构,在传动载荷过程中引起较大的振动而消耗能量。根据振动理论,在考虑抽油杆柱初始几何缺陷条件下,建立抽油杆柱动态失稳的力学模型,采用间隙元理论,建立抽油杆与油管的动态碰撞接触边界,应用数值求解技术对抽油杆柱三维振动进行模拟,获得抽油杆柱的传动效率。将计算结果与试验井测试结果进行对比,两者具有较好的一致性,同时分析了杆柱传动效率与相关参数的关系,定量给出了对杆柱传动的效率影响,为提高井下效率奠定了理论基础。     

用有限元方法求解FRP抽油杆头部的接触问题

本文在FRP(纤维增强塑料——俗称“玻璃钢”)抽油杆头部联接结构的选型设计中,采用有限元计算方法,比较了两种典型结构的接触状态,得到了在最大工作载荷作用下及抽油杆起下作业时,沿联接结构接触面上的位移分布曲线和应力分布曲线.计算结果表明:这两种典型结构采用不同的技术措施,都可以使应力、位移分布均匀,提高联接结构的工作可靠性,达到同一效果.这对FRP抽油杆的设计选型具有重要意义.本文用有限元法求解上述接触问题,所用的求解方法具有适用性强,运算量节省、并有严格的理论证明,保证算法迭代过程收敛性等优点.该方法同时适用于求解其它各种类型大型工程结构中的接触问题.