抽油杆偏磨三维力学模型的建立与分析

对抽油机井的杆柱运动状态、杆柱所受的各种摩擦力进行分析与计算,考虑抽油杆柱的约束条件和井斜角、方位角的变化等边界条件后,建立了抽油杆柱的三维受力模型。对模型进行相关分析,找出了在定向井、水平井里容易发生偏磨的部位,从而指导杆柱的优化设计和优化配套防偏磨工艺,解决现场存在的管杆偏磨问题,延长油井的生产周期。     

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。     

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。     

抽油杆柱三维力学分析及设计系统(DARS)的开发和应用

根据实际井眼轨迹的特征及系统动力学理论建立了抽油杆柱在实际井眼中的动态仿真模型。应用有限差分法对不同抽油杆柱组合在实际井眼中各个节点的三维受力特征及位移做出了较详细的分析,在此基础上利用模块化编程技术开发了三维井眼条件下杆柱设计、力学分析及偏磨点位置预测软件,并对抽油杆柱组合的合理性、杆柱的受力特征、偏磨状况等进行了仿真。对现有抽油杆柱系统进行分析并提出优化方案。软件计算结果与实验井测试数据一致,体现了软件有较好的预测效果和较高的现场实用价值。     

抽油杆柱应力测试与数据分析

在井筒条件下,抽油杆柱系统的受力极其复杂,尤其在斜井中,杆柱的受力状态更加复杂,在此受力工况下,杆柱疲劳极限降低,更容易发生疲劳破坏;若防偏磨措施配套不合理,在磨损部位易造成应力集中,抽油杆柱在短期会发生断脱现象。为了提高抽油井杆柱优化设计与防偏磨配套水平,引进了抽油杆柱应力测试技术。通过在直井、斜井2种情况下的应力测试,得到比较接近实际的抽油杆柱的受力状态。对比理论计算,找到了理论计算方法与实际情况下的差异,分析了斜井侧向力的大小及其分布,这有利于优化杆柱设计和防偏磨配套,并可减少杆柱疲劳、偏磨损害。     

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。     

新疆油田稠油水平井杆柱防脱扣研究

简要分析了新疆油田稠油水平井杆柱防脱扣情况,对水平井抽油杆柱脱扣原因进行力学分析和脱扣机理的分析,并提出了改进方案,现场应用取得明显效果。     

榆树林油田提高抽油机系统效率矿场试验

抽油机井的系统效率主要与地面和井下两大系统能量损失有关。其中井下能耗损失主要与抽油杆运动能耗和深井泵的容积效率有关。由于杆柱运动能耗及深井泵容积效率均与杆柱和抽汲参数设计有关，因此，井筒中杆柱和抽汲参数的优化设计成为影响抽油机系统效率的主要因素。以系统效率为优化目标，在低渗透油田，对于生产状况不合理的油井，及时优化抽汲参数、抽油杆柱等设备。在榆树林油田现场试验3口井，降低冲次、减轻杆柱重量后，系统效率平均提高2，13个百分点，降低了油田能耗、降低了设备投资、降低原油成本。     

地面驱动螺杆泵空心抽油杆系统的优化设计

在对实测井眼曲线进行三次样条拟合和对地面驱动螺杆泵杆柱在定向井中受力与变形进行分析的基础上 ,建立了空心抽油杆系统的优化设计模型。模型以杆柱可靠性最佳和扶正器数目最少为优化目标 ,采用分层优化的求解方法 ,第一层次以扶正器数目最少为目标 ;第二层次以杆柱疲劳寿命最长和静强度安全系数最大为目标 ,由井深最大的设计井段向上逐段求解。根据优化设计方法编制了通用设计程序 ,并对某定向井做了优化设计实例计算 ,给出了该井空心抽油杆杆径、杆长、根数及扶正器布置方案     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

用API推荐作法设计碳纤维抽油杆柱

在建立碳纤维抽油杆柱组合纵向振动模型的基础上 ,给出了系统的波动方程 ,并推导出杆柱的等效弹性模量、等效体密度、等效刚度和固有频率等设计参数的计算公式。以国产碳纤维连续抽油杆和钢质抽油杆不同比例的杆柱组合为实例 ,列表给出了上述各参数的计算数据 ,据此可利用给出的步骤、公式和数据 ,按照API推荐作法完成碳纤维组合抽油杆柱的设计     

斜井抽油杆柱组合设计方法研究

建立了斜井抽油杆柱载荷计算数学模型,给出了计算方法．按照修正的美国石油学会抽油杆柱设计方法,研究了斜井抽油杆柱等强度设计方法,给出了设计步骤,编制了相应的计算机软件,为工程人员提供了方便快捷的设计工具．     

定向井抽油杆柱组合设计探讨

在分析抽油杆柱载荷的基础上，从定向井抽油杆柱通常装有多个导向扶正器的特点出发，应用纵横弯曲连续梁理论给出求解带扶正器的抽油杆柱任意截面处轴力、弯矩和挠度的计算公式。进而以ＡＰＩ推荐的强度设计准则作为设计依据，提出了有利于直井的定向井抽油杆柱组合设计程序，并给出了计算程序框图。最后以某油田某井作实例，给出了计算参数和设计结果。     

有杆螺杆泵杆柱强度设计初探

针对目前有杆螺杆系断杆频繁的问题,应用弹性理论分析了细长杆传递扭矩的受力特点。考虑到细长杆受扭矩后由于弹性变形产生的蓄能现象,一旦抽油杆下部断脱使杆柱承受扭矩增加的影响,同时尽可能兼顾现场应用的方便,简化计算程序,提出了一种传递扭矩的杆柱设计方法。通过现场分析,用实例介绍了该方法的应用过程。实测扭矩与计算扭矩最大相对误差不超过9%。