XJFB型防偏磨抽油泵的研究与应用

为了解决有杆泵抽油井杆管偏磨及提高稠油井、高油气比井和大斜度井泵效的问题,研制开发了XJFB型防偏磨抽油泵.该泵采用机械阀和双柱塞的结构,柱塞与抽油杆柱不直接连接,游动阀为机械开启方式,抽油杆柱始终在拉应力状态下工作.在临盘油田65口井的现场应用表明,XJFB型防偏磨抽油泵,能防止抽油杆柱发生弯曲失稳及由抽油杆受压弯曲造成的杆管偏磨,有效解决了稠油井、高油气比井和大斜度井凡尔开关滞后的问题,提高了泵效.     

辽河滩海油田深层油藏大斜度定向井抽油杆受力有限元分析

应用有限元法对辽河滩海油田大斜度定向井抽油杆受力进行了三维计算。计算结果与实测值吻合良好。同时分析了下冲程抽油杆所产生的螺旋弯曲变形。找出了大斜度井中抽油杆断裂和脱扣的原因，并提出了预防措施。     

偏磨油井抽油杆受力实测分析

在油田现场通过安装应变式力传感器的方法，测量了偏磨井中抽油杆在不同长度位置时力的变化规律。抽油杆在上冲程时的摩擦力沿杆长方向分布较均匀，可以排除油管弯曲现象；下冲程时的摩擦力较大，产生的偏磨较严重。     

水平井抽油杆载荷计算

按水平井抽油杆柱与油管不同接触状态，给出了在造斜井段、稳斜（斜直）井段抽油杆轴向力和抽油杆柱底端载荷的计算公式。对某井造斜井段的实例计算结果表明，抽油杆与油管间挤压力绝对值随轴向力绝对值增加而增加，上冲程时，造斜井段上部的抽油杆与油管间的磨损最严重。     

定向井举升技术优化及应用

对于抽油泵开采的稠油井、大斜度定向井,抽油杆工作条件恶劣,举升系统完整性难以保障,针对这些问题,研制了旁通阀液力反馈泵,采用液力反馈技术,为杆柱下行提供动力,避免下行中杆柱弯曲导致的偏磨,提高泵充满程度;同时,针对该类问题,建立了仿真优化模型,模型采用分段迭代算法,在常规设计方法的基础上着重考虑了井眼轨迹、井液黏温、杆管摩擦力等因素,轴向力和侧向力耦合计算,满足各种复杂井况下举升系统的精准设计,使得举升系统设计定量化。实施效果表明,该工艺技术延长大斜度稠油井检泵周期、提高系统效率,为油田开发后期井况较复杂的低产井采油提供了新的思路。     

井液流动产生的作用力及其对杆柱受力影响

在分析目前杆管偏磨理论所存在问题的基础上,探讨了井液流动及接箍对抽油杆柱受力的影响,给出了井液在抽油杆柱和油管组成环状管道中流动时产生作用力的计算模型,以及直井中抽油杆柱中和点、轴向力的计算方法,并利用实例进行了验证。实例分析表明：井液流动产生的作用力使杆柱上冲程的轴向力增大,下冲程的受力中和点增加,偏磨范围增大。分析了抽油杆柱在实际运动中的受力状况,为进一步研究杆管偏磨机理打下了理论基础,对杆管偏磨防治措施的研究具有重要的指导意义。     

抽油杆柔性防磨接箍的研发与应用

针对大斜度抽油井管杆偏磨严重的问题,研制了抽油杆柔性防磨接箍.该接箍能够根据井眼轨迹的变化发生自由偏转,同时采用了耐磨性能高、摩擦系数低的耐磨材料,因此抽油杆柔性防磨接箍把抽油杆刚性连接转变为柔性连接,能够减少全角变化率较大井段的管杆的接触应力和摩擦力,改善抽油杆柱的受力状况,有效缓解油井的偏磨,对大斜度井、定向井、水平井的防偏磨效果较好.     

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目前大斜度井、水平钻井日益普遍,但是由于井眼弯曲等多种因素的作用,大斜度井、水平井的管柱在井眼弯曲段存在较严重的磨损,管柱的严重磨损是钻这类井必然存在的现象,因此进行套管磨损预防、预测与处理技术的研究是一个迫切需要解决的问题。套管在给定位置处单位长度所受的侧向力与井斜角和钻入深度等许多因素有关。文章通过受力与变形分析,导出在增斜段侧向力的计算模型,通过对微分方程组的求解,最终导出了在套管单位长度上侧向力的关系表达式。该参数的确定在套管柱设计,井下套管摩阻分析,尤其是在开展套管磨损问题的分析中占有非常重要的地位。     

XJFB防偏磨抽稠泵的研制与应用

为了解决有杆泵井杆、管偏磨问题及提高稠油井、高气油比井和大斜度井的泵效,研制了XJFB防偏磨抽稠泵。该泵采用机械阀和双柱塞的结构,使抽油杆柱始终处于拉应力工作状态,不会发生失稳弯曲。XJFB防偏磨抽稠泵现场应用45口井,可对比井有效使用寿命均在1a以上。应用结果表明,该泵成功解决了杆管偏磨井的低成本治理问题,解决了常规稠油井、高气油比井和大斜度井的低成本高效开采问题,应用前景广阔。     

直井抽油杆柱扶正器安装位置及安装间距

通过分析抽油杆柱在下冲程的受力状况，建立相应的力学模型，推导出抽油杆柱在下冲程时的弯曲变形挠度方程，得出直井抽油杆柱中和点以下部分在受压状态下发生正弦弯曲的结论，进而给出了抽油杆柱扶正器的最佳安装位置及安装间距的计算公式，并列出据此计算出的不同冲程和冲次下扶正器的安装间距值。实例计算表明，按上述公式计算确定的扶正器安装位置与现场实际要求基本相符，按计算结果安装扶正器后，抽油杆及接箍没有发生偏磨。指出加重杆的作用是十分重要的。     

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。     

抽油杆柱下部的受力与变形计算

应用连续梁纵横弯曲理论,讨论了在井眼倾斜的情况下,抽油杆柱下部在下冲程时的弯曲应力和变形,并结合实例进行了计算。还分析了井斜角对最大压应力的影响和弯曲变形的规律。     

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。     

定向井中抽油杆柱的摩擦力计算和扶正器分布设计

在定向井、水平井中使用有杆泵机械采油方法时，需要在抽油杆柱上安装扶正器。文中通过合理简化，推导了扶正器安放间距的计算公式，提出了一套在定向井中进行抽油杆扶正器分布设计和摩擦力计算的数值计算方法，并编制了相应计算机程序。该方法简便、实用，能满足工程要求。     

螺杆泵井抽油杆扶正器结构研究

根据螺杆泵井抽油杆柱受力和旋转运动规律,设计了抽油杆扶正器。该扶正器由扶正器杆体、承磨层、承磨圆筒、支撑件和接箍组成,将其安装在2根抽油杆之间,下入油井的油管内。工作时,旋转的扶正器杆体相当于轴承的转轴,不旋转的承磨圆筒相当于轴瓦,配用高寿命的耐磨材料,从而延长其使用寿命。支撑件不随扶正器旋转,液体流动通道位置固定,能够保持液体流动畅通。现场应用表明,这种扶正器结构简单,安装方便,能对抽油杆起到良好的扶正作用,可有效防止杆管偏磨。     

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。     

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。