三维井眼抽油杆扶正器间距配置计算方法

在抽油杆上加装扶正器可以减少杆管偏磨的影响,但扶正器的间距配置一直没有一个很好的设计方法,大多数油井都是凭经验进行安装,缺少理论支撑。从实际井眼参数出发,综合考虑抽油杆在三维空间中的受力弯曲情况,详细分析了抽油杆柱的轴向载荷和横向载荷,并且以抽油杆的横向变形量等于油管与抽油杆之间的环空间隙为扶正器配置的基本原则,进行扶正器间距配置的求解,以此理论为基础,考虑相关算法公式在计算机中的具体实现,编制了相应的计算机程序。通过软件实例计算,证明该计算方法可行,可以在油田进行试验性应用。     

聚驱定向井抽油杆柱力学模型及扶正器优化布置研究

为解决聚驱定向井中杆管偏磨严重而引起的检泵周期短等问题,通过建立抽油杆柱的简支梁模型,分析了抽油杆柱的受力情况,推导出了考虑井斜因素下的抽油杆柱失稳间距方程,并利用MATLAB软件编制了相应的求解程序。利用该计算方法对现场6口井进行了优化布置,扶正器的安装数量平均减少17.47%,应用效果良好。对于扶正器的优化布置具有指导意义。     

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。     

定向井有杆抽油系统扶正器可视化设置及仿真

合理设置定向井抽油杆柱的扶正器,可有效降低杆柱摩擦,延长检泵周期,提高系统效率和抽油杆寿命。首先解决了测井录入方位角不连续问题,采用三次样条插值对连续化后的井眼数据进行计算机模拟,生成定向井抽油杆柱空间轴线;开发了可视的扶正器设置和系统仿真软件,通过文件读取或键盘与鼠标输入(均匀分布输入、井深数据输入以及鼠标点击输入)等方法设置各类扶正器;采用摩擦力等效原则,运用等效摩擦系数计入扶正器对组合抽油杆柱的影响;经过对等效有杆抽油杆柱系统动态仿真,得到抽油杆柱摩擦力分布和摩擦耗能等特性参数,运用这些数据可以对扶正器设置进行评价并进一步改进设置方案,实现定向井有杆抽油系统扶正器可视化优化设置。     

定向井抽油杆三维力学模型及在偏磨中的应用

杆管偏磨是油田开发过程中有杆泵生产面临的重要问题, 井眼弯曲和抽油杆柱失稳屈曲是导致杆管偏磨的重要原因。文章依据微元分析理论, 对运动状态下的抽油杆柱进行了受力分析, 建立了描述抽油杆柱在定向井中受力状态的三维力学模型, 模型采用波动方程的形式, 考虑了井眼轨迹、 杆柱组合、 抽油泵以及流体的影响,通过有限差分法进行求解。实例计算表明, 该模型可以较为准确地预测定向井中抽油杆的偏磨位置以及偏磨程度。     

定向井抽油杆柱横向振动仿真模型及扶正器布点优化

将定向井抽油杆柱在井筒内横向振动的力学模型简化为具有初弯曲的纵横弯曲梁在井筒约束条件下的横向振动模型。在模型中考虑了交变轴向载荷对抽油杆柱横向振动的激励,并提出了弯曲井筒是轴向运动抽油杆柱横向振动的一项主要激励。综合考虑弯曲井筒对轴向往复运动抽油杆柱横向振动的激励以及交变轴向载荷对抽油杆柱横向振动的激励,应用弹性碰撞理论描述井筒对抽油杆柱横向振动的约束,并基于弹性体振动理论建立了具有初弯曲的抽油杆柱在井筒约束条件下横向振动仿真的数学模型。基于定向井抽油杆柱横向振动仿真模型,建立了扶正器布点优化的数学模型。采用龙格库塔法实现了定向井抽油杆柱横向振动的仿真计算;通过循环迭代方法实现了扶正器的布点优化。研究结果表明：⑥仿真结果与油田实际情况相符,验证了模型的适用性;②杆管偏磨的危险点为井眼的造斜段与杆柱受压段。井眼造斜段杆管接触力较大,杆柱受压段杆管碰撞剧烈;③优化扶正器配置后,杆体、接箍不与油管接触,扶正器的最大杆管接触力均在许用接触应力以内,保证了抽油杆柱的工作寿命。     

定向井抽油杆柱横向振动仿真模型及扶正器布点优化

将定向井抽油杆柱在井筒内横向振动的力学模型简化为具有初弯曲的纵横弯曲梁在井筒约束条件下的横向振动模型。在模型中考虑了交变轴向载荷对抽油杆柱横向振动的激励,并提出了弯曲井筒是轴向运动抽油杆柱横向振动的一项主要激励。综合考虑弯曲井筒对轴向往复运动抽油杆柱横向振动的激励以及交变轴向载荷对抽油杆柱横向振动的激励,应用弹性碰撞理论描述井筒对抽油杆柱横向振动的约束,并基于弹性体振动理论建立了具有初弯曲的抽油杆柱在井筒约束条件下横向振动仿真的数学模型。基于定向井抽油杆柱横向振动仿真模型,建立了扶正器布点优化的数学模型。采用龙格库塔法实现了定向井抽油杆柱横向振动的仿真计算;通过循环迭代方法实现了扶正器的布点优化。研究结果表明:(1)仿真结果与油田实际情况相符,验证了模型的适用性;(2)杆管偏磨的危险点为井眼的造斜段与杆柱受压段。井眼造斜段杆管接触力较大,杆柱受压段杆管碰撞剧烈;(3)优化扶正器配置后,杆体、接箍不与油管接触,扶正器的最大杆管接触力均在许用接触应力以内,保证了抽油杆柱的工作寿命。     

柔性抽油杆在造斜段工作过程的动态仿真分析

为较好地分析柔性抽油杆在井眼轨迹弯曲段工作时的受力状况,利用ADAMS软件对柔性抽油杆在井眼轨迹弯曲段往复工作1个冲程的全过程进行仿真,得到了各时段各个接触处的接触力及各杆段的轴向拉力.根据仿真结果中的接触情况,在柔性杆上添加了扶正器,进行第2次仿真,得到了相应的接触力和轴向力,并对添加扶正器前后柔性杆的受力情况进行了比较,说明扶正器有防止柔性抽油杆磨损的作用.此种分析方法和结果对柔性抽油杆的结构设计及柔性抽油杆的力学研究具有一定的指导意义.     

定向井及水平井抽油村最佳扶正器间距的计算

本文从三维空间中的抽油杆柱受力分析入手，采用纵横弯曲梁这一模型，提出了一种定向井及水平井抽油杆最佳扶正器间距的计算方法，并已编制了计算程序。从理论上阐明了扶正器间距计算的方法，现场应用比较满意，具有一定理论价值和实际应用价值。     

抽油杆扶正器的应用及分析

为减缓油管、抽油杆之间的磨损，采用了抽油杆扶正器技术。通过对几种扶正器优缺点的分析，认为热固式尼龙扶正器耐磨、不易脱落、且价格低；同时，推导出了直井和斜井中扶正器间距的确定公式，经作业调查，肯定了两种扶正器间距的计算方法，解决了偏磨问题。     

抽油机井弯曲井眼段杆管接触力的计算

开发井在钻井后形成的井眼轨迹,绝大部分都存在一定的倾斜或者弯曲段,弯曲段杆管接触比斜直段机率更大.井眼轨迹过于复杂,使得油管弯曲形态加剧,扶正器间距过大,在轴向压力下增加了抽油杆偏磨机率,造成抽油杆与油管内壁线接触,接触力大小与轴向拉力大小成正比.计算弯曲井眼杆管接触模型建立在一定假设条件上,要与动态示功图结合,对示功图进行微元段划分,将每个时间点抽油杆的受力代入本模型,即可得到一个周期杆管的接触力.     

斜井抽油杆柱扶正器的配置间距

当斜井采用有杆泵抽油时，必须在抽油杆柱上安装扶正器以避免杆管的磨损，而扶正器的配置间距是影响扶正器使用效果的主要因素。用位移变分原理，以三角级数形式建立了相邻两扶正器之间抽油杆柱弯曲的挠度曲线方程，给出了抽油杆柱最大挠度与扶正器合理配置间距的计算公式。指出配置间距随井斜角的增加而减小，同时轴向压力对扶正器的配置间距有较大的影响，轴向压力越大，扶正器的配置间距越小。     

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。     

定向井抽油杆柱扶正器位置设计新方法

考虑了抽油杆柱的超长细比及井眼的非线性约束特征,以节点迭代法计算了受油管内壁约束条件下
抽油杆柱的空间变形,用搜索迭代法设计了抽油杆柱扶正器位置。结果表明,这种方法能较好地反映出扶正器与
抽油杆柱的耦合作用,并能计算出添加扶正器前后抽油杆柱的整体空间构形,给出较为合理的扶正器位置。文章
所述方法和结果对确定抽油杆柱的防偏磨措施具有较好的指导作用。     

定向井抽油杆扶正器及其间距的设计

介绍了抽油杆扶正器的结构及其设计要点,给出了定向井有杆泵抽油时的扶正器间距计算公式。实践证明,公式的计算结果较为合理,而且抽油杆柱装上扶正器后,既扶正防磨,又有很好的刮蜡、防蜡效果。     

螺杆泵井抽油杆柱扶正器安放位置设计方法

针对部分学者对抽油杆柱扶正器安放位置优化设计方法大多只考虑某一个影响因素而不能从根本上解决杆管偏磨问题的现状,从井眼曲率、抽油杆柱旋曲、扶正器与杆管柱的间隙、转动惯性等因素入手,采用材料力学中的挠曲线方程和有限元法对杆柱运动状态进行了分析,给出了抽油杆柱扶正器位置的设计方法,从理论上解决了杆管偏磨问题。     

稠油定向井扶正器优选及分布设计

有杆泵作为稠油定向井重要的人工举升方式之一,一般需下扶正器来减少斜井段抽油杆与油管之间摩擦,避免油管被磨穿或抽油杆因截面积缩小而产生应力集中被破坏,但过多且密集的扶正器可能出现喉道效应,使其流动阻力急剧增加。文章选取新疆油田常用的3种扶正器,基于计算流体动力学方法模拟了不同稠油黏度、流速条件下的流场分布,总结得出了3种扶正器相应的压降规律,合理选择扶正器;并基于梁弯曲理论设计扶正器间距,综合考虑全角及摩擦力剖面,利用无因次处理方法建立了扶正器合理分布综合评价模型,通过在定向井关键位置布扶正器,在保证抽油杆柱扶正的同时降低了扶正器的数量。其研究成果对于定向井使用有杆泵抽稠具有重要的实用价值。     

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。     

直井抽油杆柱扶正器安装间距设计计算

为使直井抽油杆扶正器分布更加合理，首先进行了抽油杆柱受力分析，在抽油杆柱受力分析时综合考虑了直井抽油杆柱与液体之间的摩擦力、井液对抽油杆柱的浮力和油管内液柱作用在柱塞上下面的液体压力差，接着在抽油杆柱受力分析的基础上运用能量法推导出了相邻扶正器间距的计算公式，并利用Matlab和VB语言编制了计算软件，最后进行了实例计算分析。计算分析结果表明：抽油杆柱与液体之间的摩擦力和井液对抽油杆柱浮力这两者对扶正器的间距布置影响不大，实际应用中为简化计算可以忽略不计；但油管内液柱作用在柱塞上下面的液体压力差，对扶正器间距影响远远大于前两者，必须加以考虑。     

斜井防偏磨抽油杆柱的设计

针对目前斜井抽油杆柱设计存在的问题,通过对斜井杆柱的受力分析,综合考虑了井斜因素与抽油杆柱在井下的工作受力情况,建立了斜井抽油杆柱载荷的力学模型,从而确定了抽油杆柱、扶正器优化设计的方法。通过软件计算,可确定抽油杆柱的优化组合以及扶正器的合理间距。能有效减少或防止斜井杆管的偏磨现象。