直井地面驱动螺杆泵采油杆管偏磨机理

将直井地面驱动螺杆泵采油杆柱简化为在油管内偏心旋转的杆柱。考虑了杆柱偏心旋转惯性离心力、轴向力对杆柱横向弯曲变形的影响。应用可移动双向弹簧元模拟杆管接触状态,并考虑了杆体、结箍以及扶正器与油管间隙不同对杆柱挠度约束的差别,建立了螺杆泵采油杆柱在油管内受力变形的有限元仿真模型。仿真结果表明：抽油杆柱在油管内偏心旋转会产生陀螺效应,杆柱在油管内变形形态呈下密上疏的螺旋状,这是直井地面驱动螺杆泵采油系统杆管偏磨的主要原因之一。杆柱与油管接触段长度主要取决于转速、下泵深度和偏心距等参数。当转速较高时,几乎所有接箍均与油管内壁接触,也会出现杆体与油管内壁接触的现象。     

基于电参数的螺杆泵杆管偏磨预判研究

针对螺杆泵采油中存在的杆管偏磨问题,建立了基于电参数的抽油杆偏磨分析模型。通过模型分析发现:抽油杆扭矩和轴向力的变化都能反映工况的变化;抽油杆扭矩与沉没度正相关,与油管半径负相关;当扭矩和轴向力发生变化时,抽油杆的偏磨程度就会发生变化,该变化会在电流和有功功率参数中反映出来。结合现场故障井数据分析得出:有功功率对工况变化的敏感性强,尤其对中小驱动装置或电机轻载情况,比电流具有更强的反映工况变化的能力;当抽油杆磨断时,电流会有一定程度降低,而有功功率则产生明显突变;含蜡量、转速和沉没度偏高所引起的杆管偏磨监测曲线的变化趋势与基于电参数的抽油杆偏磨模型的分析结果一致。根据研究结果,提出用自动调速功能控制沉没度波动;通过控制系统自动调整螺杆泵转速的方法改变液面深度,使杆管磨损程度大幅度降低;应用自动连续监测方法确定螺杆泵井的合理热洗周期,从而预防含蜡量偏高所引起的杆管偏磨。      

基于转子动力学方法研究螺杆泵抽油杆柱扶正器的布置

随着螺杆泵采油技术的应用,抽油杆柱的偏磨现象日趋严重。分析了螺杆泵抽油杆柱的受力,建立了抽油杆柱的转子动力学模型,采用轴承单元和空间梁单元进行仿真。结合La10-2435井的井身结构和ANSYS分析结果给出了较合理的扶正器布置方案。计算结果表明,该方法能够预测出抽油杆柱由于横向位移过大引起的偏磨位置。     

螺杆泵井近泵抽油杆柔度对偏磨的影响

用有限元法建立了螺杆泵杆柱运动的瞬态动力学模型。该模型模拟了螺杆泵生产时杆柱的实际运动状况,考虑了抽油杆柱的振动对横向运动的影响。研究了近泵处柔性杆的长度和弹性模量对杆柱横向位移的影响。结果表明,增加近泵处抽油杆的弹性模量有助于减少杆柱的振动,即减少了偏磨。该模型不仅适用于直井,也适用于斜井。     

单螺杆泵井抽油杆柱的有限元分析

1．前言 地面驱动单螺杆泵采油系统适用于浅井、稠油井、含砂井和含气井。抽油杆是连接地面驱动装置和井下螺杆泵的部件。与抽油机井中的往复运动不同，单螺杆泵井中抽油杆是做高速旋转运动，由于井斜及抽油杆制造质量等原因，抽油杆不可避免地与油管发生碰撞。本文考虑碰撞接触的影响，运用有限元的方法对抽油杆进行整体受力及运动分析，建立有限元分析模型。该模型可计算出抽油杆在任意时刻、任意位置处的受力和运动状况，这对油田提高螺杆泵井管理水平具有重要意义。     

螺杆泵井偏磨机理研究

地面驱动螺杆泵采油系统近年在油田应用数量逐步增多,随之而来的抽油杆管偏磨现象也日趋严重,制约了油田生产。针对这种情况,全面分析了螺杆泵杆管偏磨机理,并提出了防治偏磨的一些有效措施,包括坐封控制及使用旋转锚替代坐封,合理使用扶正器及其下放位置计算方法,采用合理的转速,缩小杆径及使用连续抽油杆等。     

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。     

螺杆泵采油系统杆柱的扭转振动特性分析

对直井中用于驱动井下螺杆泵的旋转级次抽油杆柱建立了扭转振动分析模型,推导出了该级次抽油杆柱扭转振动频率的计算公式,建立了级次杆柱扭振固有基频与单级杆柱固有基频之间的关系。计算表明,泵深在700－1800m时,常用的二级抽油杆柱组合的扭振固有基频为22－58r/min,低于螺杆泵的工作转速区,这完全不同于有杆泵抽油系统。指出,由于螺杆泵采油系统的工作转速区高于其杆柱扭振固有基频,在选定螺杆泵采油系统的工作转速时,除考虑杆柱的基频外,还应考虑杆柱的扭振高次谐波频率,这样可以避免系统工作在高次谐波共振区,而且有利于避免系统工作转速在穿越高次谐波对应的转速时系统的失速;在设计螺杆泵采油系统杆柱组合时,应考虑组合杆柱扭振基频的提高,尤其要注意常用的二级杆柱组合时杆长比接近50％的情况。     

螺杆泵采油工艺的合理应用

经过多年的开发研究 ,螺杆泵形成了有油管和无油管两种采油工艺。螺杆泵采油工艺相关技术参数的确定 ,包括地面驱动装置与泵型的匹配 ;抽油杆的选择 ;螺杆泵系统的优化设计 ;驱动装置的密封 ;防断脱抽油杆 ;空心转子螺杆泵采油技术等。螺杆泵配套技术的应用 ,在解决抽油杆断脱、驱动装置漏油等方面取得了实质性突破 ;在聚合物驱和三元复合驱中的应用均见到良好效果 ,可以作为目前克服抽油杆、油管偏磨的一项替代技术。今后在泵材料开发、泵结构的优化设计、自动控制及工况测试和潜油螺杆泵研制等方面的技术有待完善。     

螺杆泵驱动杆柱扶正技术研究

在螺杆泵采油过程中,偏磨失效是抽油杆的主要失效类型。为防止偏磨,需在油管柱和抽油杆上安装扶正器。常用的扶正器大都随抽油杆一起旋转,旋转过程对油流通道阻碍作用很大,而且杆管磨损问题依然严重。研制了一种支撑式螺杆泵驱动杆柱扶正器,该扶正器在胜利油田进行了试验,不仅能够解决杆管偏磨问题,而且提高了采油速度,延长了螺杆泵寿命,具有广阔的应用前景。     

螺杆泵驱动杆柱力学分析及稳定器布置

就工作原理而言，螺杆泵兼有离心泵和容积泵两者的优点，其缺点是驱动杆柱断裂较频繁。根据螺杆泵的工作状况，考虑抽油杆柱的重力、浮力、拉力、扭矩、井限轨道等因素的影响，给出了驱动杆柱动力学基本方程，建立了三个模型，即对驱动抽油杆柱作整体力学分析的稳态拉力－扭矩模型；对井口处的驱动杆柱作局部弯曲分析的数学模型，以及对与螺杆泵转子相连接的下部杆柱作动力分析的数学模型，并提出了稳定器布置方法。     

井口驱动螺杆泵抽油杆柱载荷计算

针对井口驱动螺杆泵抽油杆柱断脱频繁的问题，应用弹塑性理论分析了抽油杆柱在井中的受力状况。指出抽油杆柱在工作过程中处于非理想的直井条件下，同时承受拉伸、弯曲和扭转三种载荷的作用。对各项载荷进行了较详细的理论推导，对于单纯从理论上难于准确确定的个别载荷，采用了理论分析与实测相结合的处理方法。最终给出了各项载荷的计算公式，为抽油杆柱的合理设计、泵的选择及工况诊断提供了依据。     

螺杆泵采油油管柱弯曲对抽油杆柱的影响

抽油杆柱断脱是螺杆泵采油最棘手的问题之一。为此, 就螺杆泵采油时油管柱弯曲对抽油杆柱的影响做了分析。通过分析, 给出了油管柱轴向压力与弯曲变形计算式, 着重讨论了油管柱弯曲对抽油杆柱的弯曲角度、弯曲产生的附加弯矩和附加应力的影响。认为螺杆泵正常工作以后, 因温度的影响, 油管的弯曲增加, 抽油杆柱产生与油管相同的弯曲。最后对某油田的某一螺杆泵井作了实例计算。     

空心抽油杆驱动螺杆泵应用研究

地面电机驱动井下螺杆泵采油系统中,抽油杆柱易断脱是其薄弱环节。将空心抽油杆与实心抽油杆进行了性能对比和实例计算,由此分析出空心抽油杆在螺杆系井中应用的优越性。通过校核抽油杆强度计算认为,在螺杆泵井中,采用KG36空心抽油杆时安全系数比采用CYG25实心抽油杆提高1倍左右。在采用空心抽油杆时,同步提高抽油杆工具强度,可实现抽油杆柱整体强度的提高。介绍了空心抽油杆在胜利海上埕岛油田螺杆泵井中的应用现状及效果。     

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。     

地面驱动螺杆泵抽油杆柱动力学分析技术及其应用

地面驱动螺杆泵抽油杆柱动力学分析是杆柱设计、失效机理分析的关键技术.针对细长抽油杆柱旋转运动时沿井深和井眼圆周方向与油管内壁产生碰撞接触的问题,建立了抽油杆柱非线性动力学模型.利用构造动力间隙元来描述旋转抽油杆与油管的随机碰撞接触状态,并与空间梁单元相结合,建立了旋转抽油杆柱动力学分析方法.在大庆油田B2-6-41等井的应用结果表明,井口扭矩计算平均值与实际测试值的相对误差为1.5%.根据求得的时域内抽油杆柱受力变形值以及与油管柱碰撞接触力,计算了抽油杆柱动强度和扶正器安放位置.利用该方法设计的抽油杆柱能够安全可靠地运行,使检泵周期超过550d.     

螺杆泵采油井杆柱断脱机理及其对策

造成螺杆泵采油井抽油杆杆柱断裂、脱扣和撸扣的主要原因有杆体外径选择偏小 ,杆体制造或使用过程中产生缺陷 ,堵塞扭矩过大 ,反扭矩大于螺纹联接扭矩以及抽油杆螺纹牙受剪应力过大等。针对上述原因 ,制定了合理选配杆柱 ,加强检测 ,采用专用抽油杆 ,应用无油管采油技术 ,安装防反转装置 ,设置过载保护系统以及加强现场施工管理等技术对策 ,提高了抽油杆柱的可靠性 ,有效地避免了杆柱断脱事故的发生。