喇嘛甸油田聚驱抽油机井管杆偏磨断脱状况分析及技术对策

从现场抽油杆偏磨状况知道，抽油杆本体或接箍偏磨严重，这是因为它们与油管壁有接触，出现接触的原因是在井下杆管的受力不可能达到理想状况的，抽油杆在井下运动过程中，与油管不同心，从而造成油管与抽油杆发生接触。为避免杆管偏磨，采取技术对策：（1）降低阻力；（2）提高杆管的强度。     

用有限元法预测抽油杆柱与油管柱偏磨点位置

针对细长抽油杆上下往复运动时沿井深与井眼圆周方向产生摩擦接触的问题,根据振动理论,建立了抽油杆柱非线性动力学模型。根据非线性理论和有限元理论,采用接触单元,描述了抽油杆与油管的接触状态,并与空间梁单元结合,在考虑实际边界条件下提出了抽油杆柱参数的计算方法。对大庆油田10-6551井进行了模拟,通过计算,定量地描述了抽油杆与油管接触力的变化。根据接触力的分布状态,计算了扶正器的安装位置。用这种方法使接触力平均降低50.6N,减缓了抽油杆柱的偏磨。该方法已在大庆部分采油厂得到推广和应用。     

斜井抽油杆接箍球型防磨扶正器

斜井抽油杆接箍球型防磨扶正器田荣恩，杨玉考（胜利石油管理局东辛采油厂）引言随着钻井技术的完善提高，越来越多的斜井、斜直井和定向斜井将投入开发。有杆泵抽油系统在倾斜状态下工作时，抽油杆因自重下垂并与油管壁接触，从而加剧抽油杆与油管壁的摩擦磨损，为了改善...     

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.     

旋转防偏磨抽油杆接箍的研究设计

在油田抽高含水开发期,由于腐蚀和磨损的影响,有杆泵生产井中抽油杆接箍早期磨蚀失效,造成抽油杆断脱油井作业。论述了一种旋转防偏磨抽油杆接箍结构和工作原理,通过结构的改变减少管杆接触比压力,在减小管杆问的摩擦力的同时减少旋转减小抽油杆接箍及接触油管的磨损,可有效解决有杆泵抽油井管杆接箍磨损造成作业问题。     

连续抽油杆导向扶正装置

针对钢质连续抽油杆在部分高矿化度、高含水油井与油管间的偏磨现象突出,而采用普通抽油杆连接抗磨幅防偏磨技术又无法适应连续抽油杆无接箍和螺纹设计的问题,研制出连续抽油杆导向扶正装置。该装置通过上、下接头连接在偏磨井段的油管柱上,使钢质连续抽油杆与导向扶正装置内导向轮接触,将杆管间的滑动摩擦变为抽油杆与导向轮之间的滚动摩擦,避免抽油杆与油管之间直接接触发生相对运动,达到扶正杆柱和延长钢质连续抽油杆使用寿命的目的。160余口井的试验应用情况表明,该装置下井施工成功率100%,平均检泵周期延长180d,悬点载荷减少12.5%,经济效益和社会效益显著。     

抽油杆硬质合金接箍防偏磨性能研究

抽油井中抽油杆接箍偏磨现象日益增多,造成油井维护的工作量上升、难度加大和成本增加,严重影响油田正常生产。通过接箍偏磨相关机理研究,总结了接箍偏磨的原因及影响因素。在此基础上,对普通接箍和硬质合金接箍在实际生产中的运行状况进行监测,采用概率统计方法,得出2类接箍的实际磨损量,并对其抗偏磨性能进行了对比分析。根据油田正常油井生产的维护费用标准,从经济性方面评价了2类接箍应用前景,为油田生产创效提供技术支持。     

有杆泵井管杆偏磨原因分析及技术对策

通过对胜坨油田 85口抽油井管杆偏磨现状调查 ,发现严重偏磨井数占 50 6% ,偏磨多发生在泵上 40 0m以内 ,抽油杆接箍比本体磨损严重。造成管杆偏磨的因素主要有井身结构、封隔器坐封、杆柱受交变载荷以及产出液腐蚀等。为此 ,提出了防止或减轻偏磨的技术对策 :(1 )改进抽油杆扶正器的结构和材质 ;(2 )采用坐封吨位控制器和低载荷封隔器 ;(3)配置加重杆和油管、抽油杆旋转装置 ;(4)采用长冲程、低冲次的抽油机生产参数及加强现场监控     

定向井杆管接触状态的有限元仿真模型

将定向井抽油杆柱离散为空间梁单元,通过在所有节点构造双向弹簧元模拟抽油杆柱与油管的接触状态,考虑双向弹簧元弹簧刚度系数对单元刚度矩阵与总刚度矩阵的影响,建立了抽油杆柱与油管接触状态的有限元仿真分析模型。仿真结果表明,弹簧元能够准确模拟杆管接触状态,确定杆柱与油管内壁接触状态、杆管接触压力以及扶正器与油管接触压力;抽油杆柱与油管柱接触受实际井眼轨道的影响,井眼造斜段、局部狗腿度较大的井段,杆管接触压力较大;在定向井抽油杆柱安装扶正器可以明显减小或消除杆体与油管的接触压力以及接箍与油管的接触压力。     

管杆偏磨原因分析及防治对策

通过对腰英台油田25口抽油井管、杆偏磨状况调查,发现严重偏磨井数占88.0％,偏磨大多发生在 泵上800 m以内,抽油杆接箍比本体磨损严重。通过对造成直井管、杆偏磨的原因进行综合分析,制定了 防止、减轻偏磨的技术对策,主要有抽油杆扶正、加重、油管锚定、优化生产参数、定期旋转抽油杆及采用防 砂技术等措施,这些防偏磨技术在现场应用取得了很好的效果,有效延长了抽油机井的免修周期。     

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。     

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。     

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。     

有杆抽油系统杆管偏磨磨损量预测研究

根据能量法原理,建立了有杆抽油系统杆管偏磨磨损量预测模型。通过几何分析确定了抽油杆与油管的最大磨损深度计算方法,并编制程序进行了计算,得出在摩擦因数、磨损效率、摩擦行程相同的情况下,杆管柱的磨损量和最大磨损深度主要与正压力有关。该模型可用于有杆抽油系统中杆管柱的磨损量预测,不仅为较好地预测井下杆管偏磨情况提供了理论依据,同时对采取及时有效的防偏磨措施具有指导意义。、     

抽油杆软联接防偏磨工艺技术

针对河南油田分公司采油一厂部分油井因杆管偏磨而造成检泵周期短的问题,在井斜小于45°并且无"狗腿度"的油井上,研究了抽油杆软联接防偏磨工艺技术。通过对偏磨油井杆管偏磨力的计算分析,研究了抽油杆软联接防磨器,在软联接防磨器的作用下,可以使杆管的偏磨应力得到有效释放,从而达到延长油井检泵周期的目的。2008年在河南油田分公司采油一厂现场应用2口井,工艺成功率100%,平均单井延长检泵周期188 d,累计增油300 t,创经济效益80万元。     

聚合物驱井内流体作用于抽油杆的侧向力解析

为了分析采出液中聚合物溶液的黏弹性效应对聚合物驱机采井杆管偏磨的影响,基于流体内部的应力状态分析,推导出了井筒内流体作用于抽油杆上侧向力的计算公式。以Maxwell模型作为聚合物采出液的本构关系,建立了采出液在偏心环空内流动时的数学模型。采用数值方法得到了环空内的速度场,并以此为基础计算了环空内的侧向力。分析结果表明,杆管环空的偏心和采出液中聚合物的弹性是产生侧向力的原因。侧向力随抽油杆的往复运动呈现出周期性的变化规律,滞后于抽油杆运动约1/4周期相位。在上、下冲程中沿杆长均匀分布有侧向力,极易超过使抽油杆发生弯曲变形所需的最小载荷而产生偏磨,且其偏磨现象比水驱井严重。     

内摩擦副式抽油杆扶正器的研制与应用

常规抽油杆扶正器随着抽油杆运动,造成扶正器与油管内壁摩擦,磨损速度快,搅拌井筒内原油加剧原油乳化,在高造斜、大斜度稠油井其问题更加突出.文章研究了内摩擦副式抽油杆扶正器,其特点是摩擦副摩擦阻力小、扶正套相对油管内壁运动少、磨损慢.在胜利桩139陆上丛式井组应用16口井,检泵周期可延长200 d.     

基于典型示功图的抽油机井杆管偏磨诊断

目前国内各大油田已进入开发中后期,杆管偏磨现象严重。杆管偏磨受多种因素影响,主要包括井眼轨迹、抽油杆失稳弯曲、腐蚀结垢、沉没度、油井出砂和结蜡等。在对杆管偏磨机理以及受力分析的基础上,通过对典型示功图中的泵充不满、出砂、结蜡、油稠等因素以及杆管摩擦载荷值大小的综合分析,达到抽油机井杆管偏磨诊断的目的。     

基于 Algor 有限元软件的杆管偏磨研究

运用Algor有限元软件对抽油杆柱和油管进行实体建模和网格划分,以抽油杆柱力学规律和运动模型为基础,建立了抽油杆柱仿真运动模型,以抽油机悬点运动规律、抽油杆柱下端（泵柱塞）受力和杆柱沿程重力分布为约束条件,计算分析了在一个抽汲周期内不同时刻抽油杆柱沿程径向位移分布规律、最大径向位移和中性点分布特征,对比分析了扶正器安装前后抽油杆柱径向位移的变化,为防偏磨扶正器安装设计提供理论依据;以油井的现场偏磨情况与理论仿真结果进行对比分析,验证了仿真结果的正确性。