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。     

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。     

抽油机井杆管泵防偏磨措施及配套工具选择

通过分析杆、管、泵偏磨的原因,提出了防偏磨的具体措施及配套工具选择方案:(1)在井筒和管柱方面,应根据具体情况合理安装油管扶正器、油管旋转器、油管锚,或使用氮化防腐油管,加装尾管;(2)在抽油杆柱设计方面,应根据杆的磨损情况合理确定扶正器数量,考虑使用防偏磨抽油杆、加重杆或短尺寸抽油杆,还可采取喷焊耐磨接箍与氮化防腐油管配合使用;(3)在抽油泵的选择和使用方面,建议合理选择泵类型、泵间隙,配套使用环阀;(4)合理确定抽油机工作制度。     

一种依靠井内原油润滑的扶正器设计

针对有杆泵抽油井中油管与抽油杆之间磨损日益严重的问题,设计了一种依靠井内原油润滑的扶正器。该扶正器设计特定的结构可以储存润滑油,并且在抽油杆与油管相对运动的过程中扶正器与油管接触部位释放出原油,利用井液中的原油增强扶正器与油管壁的润滑作用和保护作用,提高抽油杆和油管的工作寿命。试验结果表明：当抽油杆运动达到一定速度后,扶正器和油管之间可以形成稳定的原油润滑油膜。     

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。     

稠油斜直井抽油杆扶正器安放间距计算

针对斜直井有杆泵抽油杆扶正器安放间距计算通常只考虑抽油杆本体与油管的摩擦，而没有考虑抽油杆接箍与油管的磨损问题，采用变形能原理推导出新的计算公式，从而提出了一种新的计算方法。与目前常用的几种计算方法对比表明，该方法简单可行。给出了该方法的应用条件，并进行了实例计算，证明该方法准确可靠。根据计算的安放间距安放抽油杆扶正器，可大大减轻斜直井有杆泵抽油系统中抽油杆和油管的磨损。     

定向井有杆泵抽油井筒压力分布预测新方法

根据多相流体力学的能量守恒原理，从油管和抽油杆的环空入手研究油气水混合物在油管内的压力分布和抽油泵的能量损失，推导出定向井有杆抽油泵入口压力、出口压力、排量系数、泵效之间的关系，从而得到定向井有杆泵抽油井筒压力分布预测模型。计算实例表明，计算精度满足工程要求，对预测定向井的垂直和倾斜井筒压力分布有重要的参考价值。     

高含水期小泵深抽井防偏磨技术

随着油田进入高含水开发期,抽油机小泵深抽井的杆管偏磨问题日趋严重。杆管偏磨的主要原因是抽油杆的失稳弯曲变形所引起,油田高含水加剧了二者之间的偏磨。为此,设计研制了一种新型的适用于小泵深抽井的抽油杆扶正器,即强制支撑内摩擦副式抽油杆扶正器。该装置扶正体可支撑固定在油管内壁上,使之与油管没有相对运动。将抽油杆与油管的摩擦与磨损转变为抽油杆扶正器自身的摩擦与磨损,防止抽油杆柱及管柱失稳弯曲与偏磨。现场应用37井次,平均单井检泵周期延长162天。     

河南油田稠油斜直井抽油技术研究与应用

针对稠油斜直井原油粘度和井斜角较大, 生产时率低等技术难题, 河南油田第二采油厂开展了稠油斜直井抽油技术的研究与应用。这种稠油斜直井抽油系统工艺优化设计包括斜直井抽油机的应用、液力反馈式斜井稠油泵的应用、抽油杆柱优化组合设计、抽油杆柱扶正器设计和油管柱优化设计。60口稠油斜直井抽油系统的现场应用表明, 这种抽油技术具有施工工艺简单、有效率高、有效期长、泵效高和成本低等特点, 解决了稠油大斜度定向井采用有杆泵方式抽油的技术难题。     

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.     

抽油杆尼龙扶正器的研制与应用

分析了油管和抽油杆产生偏磨的原因，指出防止油管和抽油杆偏磨的有效措施是采用抽油杆扶正器。针对现有扶正器存在的问题，研制了具有扶正和刮蜡功能的新型抽油杆尼龙扶正器。新型扶正器分活动式和热固式两种。前者是由形状相同、内壁带凸校的两部分扣在一起，靠锁齿锁紧固定在抽油杆杆体上，而后者是将扶正器注塑在抽油杆杯体上。介绍了两种新型扶正器的规格和主要技术指标。热固式尼龙扶正器的现场使用情况表明，抽油杆断脱率大大降低，油管断裂、穿孔事故减少，检泵周期延长。     

定向井有杆泵采油悬点载荷计算

把定向井有杆泵采油的抽油杆柱看成柔索,油管为其刚性轨道。通过在造斜井段建立微分方程的方法,求得造斜井段抽油杆柱上、下冲程的轴向拉力计算式,进而求得悬点载荷计算式,并进行了实例计算。     

欢西油田杆管防偏磨优化模拟计算

杆管偏磨不仅影响油井产量,而且缩短了检泵周期。为此,在偏磨机理分析和井眼轨迹描述方法的基础上,建立了抽油杆柱力学分析模型,并用Visual Basic6.0开发出设计和分析软件。软件包括井眼轨迹数值模拟及图形仿真演示模块和抽油杆扶正器配置优化设计模块,可求得扶正器合理的配置间距。利用该软件对150-18-10定向井进行计算,模拟计算出该定向井的井眼轨迹,给出了扶正器的配置数量和间距。     

定向井抽油杆扶正器

在定向井的有杆泵采油中，由于油井有一定的斜角，而导致抽油杆与油管间的摩擦加剧，使泵的工作状态不佳且使抽油杆磨损加快。从而限制了有杆泵采油装置的使用。     

定向井抽油杆柱系统的准静态分析

在定向井有杆抽油系统中,为避免抽油杆柱直接和油管壁接触,必须按照一定的方法安装扶正器.安装扶正器后,杆住的受力与变形分析都不同于直井.本文就准静态条件下,运用纵横弯曲连续梁理论对定向井抽油杆柱系统的受力与变形进行分析,为定向并抽油杆柱的设计提供依据.     

斜井有杆泵采油杆管防偏磨自润滑工艺管柱技术

针对斜井有杆泵采油系统杆管偏磨问题提出了采用封隔器、分离器、抽油杆脱接器、泄油器、抽油杆扶正器、润滑剂共同组成的自润滑工艺管柱。现场应用表明:能够有效地防止斜井、直井及其他复杂结构井在采用有杆泵采油时的杆管偏磨问题,大大延长了油井的检泵周期,同时也能有效地解决油井中砂、蜡、水对抽油杆偏磨的影响,充分保护抽油杆和油管,增加抽油杆和油管的使用寿命,为用户带来显著的经济效益。     

斜井油管防偏磨技术及其应用

介绍了斜井有杆泵采油系统在生产中存在的问题及解决方法。着重阐述了在斜井上采用有杆泵开采时,系统杆管优化设计的力学模型和数学模型,使设计与现场实际应用的符合率达90%以上。研制了旋转式采油井口、旋转式油管扶正器及万向抽油杆扶正器等防偏磨工具,有效地防止了油管的偏磨现象。现场应用情况表明,该项技术的应用为用户带来了显著的经济效益。