深抽排水采气工艺的关键技术及新型装备

深抽排水采气工艺的泵挂深度超过2000m,它是用加深泵挂、排出井筒积液、合理增大生产压差的方法来恢复或提高气井单井产量的,实践证明这是一种行之有效的方法,在气田的中后期生产中具有特别重要的意义。文章综述了有杆泵深抽排水采气工艺近年来在材料、装备、方法各方面的新发展,总结了深抽要达到增产目的所必须遵循的技术关键,它们是:①采用长冲程的抽油泵和抽油机,并以低冲次工作;②改进油泵柱塞与泵筒间隙的密封结构,尽量减少液体漏失量;③采取技术措施,减少管杆柱的伸缩变形和油泵冲程损失,增大泵的有效行程;④合理利用管杆柱的纵振现象,努力使抽油泵能够实现超冲程工作;⑤在增强抽油机工作能力的同时,设法减少其悬点载荷,为进一步深抽创造必要条件。

■215.9XHP5—4型三牙轮钻头有限元计算结果及检验实验

本文阐述了将 215.9XHP5-4型钻头置于钢井底并施以大钻压的条件下,运用应变片电测技术,实测牙爪和牙轮壳体表面特定点的应变值,并与相同条件下所得的有限元静力计算结果进行了比较,以检验理论计算的误差。

牙轮有限元初始网格生成的方法和技巧

利用等距布齿牙轮齿面的回转性、对称性和周期性规律,总结出6种网格环的基本类型和3种生成网格的基本方法。运用这些类型和方法的相应子程序,只需手工输入极少量参数,即可完成等距布齿牙轮有限元初始网格的数据准备工作。由此提高了有限元前处理工作的效率,减轻了计算者的劳动强度。

牙轮钻头钻进岩石过程的数学模型和模拟方法(续四)——承力区假说与旋转压入法

(七)造坑 为了达到“模拟钻进”的目的,必须“造坑”,即必须在井底“留下”牙齿对岩石作用后的效果。只有这样,才符合三牙轮钻头的实际工作情况,也才能得到比较接近实际的“仿真机械钻速和牙齿载荷谱”。

计算牙轮钻头直径的简单近似公式

对于设计合理的新钻头,总是以牙轮最外排齿的齿顶边刃来切削修刮井壁的。该边刃绕牙轮轴线的自转运动轨迹是圆,由于牙轮轴在空间的倾斜角,该圆在水平面上的投影是椭圆。该椭圆的长半轴等于牙轮切削修刮井壁点的半径,短半轴即为该半径在井底上的水平投影长。所谓“求牙轮钻头的直径”,就是求钻头中心与该椭圆上最远点间的距离问题。

牙轮钻头钻进岩石过程的数学模型和模拟方法(续三)——承力区假说与旋转压入法

(六)压入环节 压入环节的目的主要有如下两个: ①在考虑井底表面凹凸不平的条件下,求出钻头的瞬时实际进尺,进而确定各承力齿的实际侵深和对应的各牙齿实际载荷。 ②在牙齿动坐标系中,将各牙齿实际载荷沿其坐标轴分解,得到该瞬时的轴、径、切三向分力形式的牙齿载荷值。

牙轮钻头钻进岩石过程的数学模型和模拟方法(续二)——承力区假说与旋转压入法

三、“旋转压入法”和离散化 (一)仿真概述 所谓“仿真”,就是“利用模型对实际系统进行实验研究的过程”。通过“解算”或实施仿真,用所取得结果的统计特征值作为待解问题的数值解。 在此所要论述的“三牙轮钻头破碎岩石的模拟方法”。

牙轮钻头钻进岩石过程的数学模型和模拟方法——承力区假说与旋转压入法

根据“承力区假说”,建立了牙轮钻头钻进岩石过程的数学模型和模拟方法。利用这种模型和方法,可在计算机上实现对实际钻进过程的仿真和对牙齿载荷时间历程等的模拟。换言之,也就是借助于计算机仿真的手段,可把钻头机械钻速、牙齿载荷谱等与钻头结构设计参数、齿形和岩性联系起来。这对于牙轮钻头的研究无疑具有重大意义。

牙轮钻头钻进岩石过程的数学模型和模拟方法(续一)——承力区假说与旋转压入法

二、模型的坐标系统 在我们的模型里,共有三套坐标系统。它们均是为不同的目的和用途而设立的。 (一)复合圆柱坐标系统 该系统是为描述钻头体和各牙轮的运动情况而设立的。它的具体设置方法与文献[3]基本相同。