抽油杆柱与油管偏磨机理及偏磨点位置预测

结合油田生产实际,对抽油杆柱与油管系统的磨损介质类型和磨损机理进行了分析,建立了抽油杆三维力学综合分析模型,利用VisualBasic6.0语言和Matlab6.0语言开发了相应的仿真分析软件系统,并进行了三维井眼轨迹对抽油杆柱受力变形的影响研究。利用该软件系统,可以确定抽油杆柱与油管严重偏磨点的位置。使用新型抗摩擦接箍,可使定向井抽油杆柱偏磨的程度大幅度下降,从而节省修井时间并提高油井寿命。

大港南部油田有杆泵井偏磨机理探讨及综合防治

大港南部油田部分油井抽油杆和油管偏磨严重,造成抽油杆断脱、油管漏失及频繁作业,严重影响了油田的正常生产。通过对165口因杆管偏磨造成抽油杆断脱、油管漏失的井进行调查分析,结合抽油杆下行阻力理论计算,发现造成杆管偏磨的主要原因是高冲次、高含水、低沉没度导致抽油杆下行弯曲和井斜变化大。结合生产实际提出了抽油杆底部集中加重、中性点扶正、配套应用大流道泵减少抽油杆下行弯曲;底部减少加重、偏磨段连续扶正、上部延伸保护和井口旋转减少井斜偏磨;确定合理的生产参数减少杆柱共振等综合配套防治技术。现场应用表明,提出的方法可有效地改善大港南部油田偏磨现象。

油气井杆管柱动力学基本方程及应用

随着油气田开发的需要，自本世纪５０年代以来，针对油气井杆管柱力学的某些特殊问题已进行了较广泛、较深入的研究，但所有的研究工作都是基于某项特殊需要而进行的，未形成统一的理论。文中通过对油气井杆管柱进行力学和运动分析，建立了用于对油气井杆管柱进行各种力学分析的几何方程、运动平衡方程和本构方程，介绍了在油气井杆管柱的拉力和扭矩计算、下部钻具力学分析、油气井杆管柱的稳定性、有杆泵抽油系统井下工况诊断与预测、钻柱振动和热采井管柱力学分析中的应用。

粘弹性流体法向应力对抽油杆偏磨的影响机理

大庆油田实施聚合物驱油以后 ,出现了抽油杆受力状况恶化、抽油杆柱严重偏磨的现象 ,为此开展了粘弹性流体水动力学理论和试验研究 ,得出了粘弹性流体在抽油机井筒内的流动规律及对抽油杆柱法向应力的影响规律 ,定量测出了粘弹性流体对抽油杆柱的法向应力值和抽油杆柱产生的偏心率。提出了粘弹性流体的法向力是造成抽油机井杆管偏磨的主要原因 ,建立了法向力作用下抽油杆纵向横向弯曲模型 ,并提出了抽油杆加扶正器和底部加重的综合防止偏磨措施 。

共振对螺杆泵井抽油杆偏磨的影响

地面驱动螺杆泵井抽油杆的偏磨是制约螺杆泵应用的主要原因,目前采用的防治方法不能从根本上解决该问题。采用螺杆泵井受力测试仪器对抽油杆进行受力测试,结果表明,当抽油杆的转速达到特定值时,抽油杆会产生横向振动共振,这是造成抽油杆偏磨的动力学因素。当螺杆泵井抽油杆高速旋转时,重心偏移是抽油杆产生横向振动的主要原因。根据地面驱动螺杆泵井抽油杆的现场工作状态,建立了抽油杆横向振动理论模型,分析了横向振动共振的产生条件,即抽油杆的角速度等于横向振动频率,并在此基础上建立了抽油杆的横向振动模型,由横向振动的频率得出避免横向振动共振的抽油杆控制转速,从而解决了螺杆泵井抽油杆偏磨的难题。

螺杆泵井驱动杆柱的偏磨和断裂动力学分析

油管或油杆的偏斜被认为是驱动杆柱偏磨和断裂的主要原因,但现有的防治方法不能从根本上解决其偏磨及断裂问题。根据驱动杆柱动力学理论,分析认为横向振动对驱动杆柱的偏磨和疲劳断裂有重要影响。建立了驱动杆柱的横向振动模型,提出了根据横向振动频率计算驱动杆柱临界转速的方法和通过控制驱动杆柱的转速来控制驱动杆柱的横向振动的防偏磨和断裂的方法,同时针对驱动杆柱的疲劳断裂现象,用安全系数法对其进行校核计算,从动力学角度为螺杆泵井驱动杆柱的偏磨和断裂问题提供了解决方法。

聚合物采出液中的阻力对抽油杆管偏磨的影响

针对聚合物采出液对抽油杆管偏磨严重,杆管断脱,检泵周期缩短问题,开展了摩擦阻力实验,测出了黏弹性流体对抽油杆柱沿程阻力、抽油杆接箍和扶正器的局部阻力以及抽油泵凡尔局部阻力,得出了阻力计算公式。实验结果表明:抽油杆柱对聚合物采出液的沿程阻力主要取决于聚合物采出液的黏性,弹性影响可忽略不计;抽油杆的接箍和扶正器的局部阻力主要与聚合物的流速有关,质量浓度影响可忽略不计;抽油泵各凡尔所受阻力与其流量符合指数关系;抽油泵凡尔总阻力中主要是下凡尔阻力引起的,水和聚合物采出液对凡尔的阻力影响相近,抽油杆管严重偏磨及检泵周期缩短的根本原因并不完全是聚合物驱后上顶力增加造成的。

基于有限元方法的抽油杆管磨损量预测

针对在斜直井、定向井、水平井等井中采取有杆泵采油作业时,由于抽油杆屈曲以及井眼弯曲导致抽油杆严重偏磨的问题,建立了抽油杆动态行为有限元分析方法。利用能量法原理,将抽油杆发生偏磨时产生的摩擦功与金属磨损消耗的能量联系起来,确定了有杆抽油系统杆管偏磨磨损量预测模型,利用有限元分析得到的接触力可以定量分析杆管柱的磨损量。结果表明,有限元方法模拟效果较好,可用于预测井下杆管偏磨情况,对油田采取合理的防偏磨措施具有重要的指导意义。

油井管杆磨蚀试验研究

研究不同油井环境下各种管杆配对材料的磨蚀规律,可以指导油田正确选择使用管杆配对材料.笔者通过油井管杆磨蚀试验机,对常用的管杆材料进行了耐磨蚀性能对比实验,并探讨了油井温度、径向载荷等因素对常用管杆材料磨蚀率的影响.实验结果认为,非调质钢接箍与涂料油管配对使用时耐磨蚀性最佳;随着温度的升高,管杆磨蚀率逐渐增大,而当腐蚀介质升高到一定温度时,管杆磨蚀率又有下降的趋势.管杆磨蚀率均随着径向载荷的增加而增大.

抽油杆柱防偏磨器的研究

为解决抽油机井杆管偏磨问题,研制了一种抽油杆柱防偏磨器,介绍了其结构和工作原理,建立了防偏磨器下部抽油杆柱运动的数学模型,提出了适合于不同抽油机井的抽油杆柱防偏磨器的设计方法。现场应用证明,此装置可有效地降低抽油杆柱动载荷,消除由于杆柱弯曲而产生的杆柱偏磨和脱螺纹现象,显著提高杆柱的断脱周期,降低抽油机的悬点载荷,不增加有杆抽油系统的冲程损失,提高油田的整体经济效益。

临南油田夏52块油井偏磨综合治理研究

临南油田夏52块油井杆管偏磨问题比较严重,直接影响着油井的正常生产,消除和减少杆管磨损已成为油井管理的重点。针对油井严重腐蚀偏磨的现象,分析了导致油井管杆腐蚀偏磨的原因,在此基础上提出了治理管杆腐蚀偏磨的技术方法,应用后取得了较好的效果,延长了检泵周期,油井免修期提高了110d。

油井管杆磨蚀规律的试验研究

研究不同油井环境对管杆磨蚀的影响规律,可以指导油田正确选择使用管杆材料。鉴于此,通过油井管杆磨蚀试验机,探讨了油井温度、径向载荷等因素对常用管杆材料磨蚀率的影响。试验结果认为:(1)随着温度的升高,管杆磨蚀率逐渐增大,而当腐蚀介质升高到一定温度时,管杆磨蚀率又有下降的趋势;(2)无论在什么温度条件下,非调质钢接箍与涂料油管组合使用的磨蚀率均小于20CrMo接箍与J55油管和20CrMo接箍与N80油管组合使用的磨蚀率;(3)管杆磨蚀率均随着径向载荷的增加而增大。

基于力学的抽油杆断裂分析

抽油杆是将抽油机的动力和运动传递给抽油泵进行抽汲的部件。由于抽油杆断脱现象频繁出现,不仅给生产带来很多不便,又增加了生产成本。断脱的原因却很复杂,其中,严重的抽油杆偏磨为主要原因,为了更好地分析断裂,对单级抽油杆的受力情况进行分析。

偏磨治理措施研究及偏磨与能耗关系浅析

为解决油井杆管偏磨导致检泵井比例上升、能耗和作业成本增加等问题,从偏磨机理分析杆管受力情况及易发生偏磨的部位,找出影响偏磨的主要因素,进而采取针对性的偏磨治理措施。研究得出:抽油机上冲程过程中油管上部和下冲程过程中抽油杆下部都是易发生弯曲而造成偏磨的部位,主要集中在杆柱下部400m左右区域,尤其是下部150m区域;偏磨的发生主要受井斜、结蜡及出砂、产液及含水、化学药剂、泵挂深度、举升参数、杆管材质等因素影响,从预防摩擦发生、减少摩擦次数、提高材质强度、降低摩擦系数等角度出发,采取优化工作制度、优化举升参数、优化杆管匹配、优化扶正、优化防砂等措施来防治偏磨。根据22口井的统计数据,单纯偏磨因素影响日耗电3.2kWh,能耗影响不大,治理偏磨主要是解决杆管损伤会大幅增加作业维护成本的问题。

抽油机井杆管偏磨可视化仿真方法研究

针对油田现场杆管偏磨严重且缺少偏磨可视化仿真系统的现状,设计了一套抽油机井杆管偏磨可视化仿真系统,实现了井眼轨迹、油管的静态可视化仿真以及抽油杆运动状态、杆管接触状态的动态可视化仿真。采用反求三次B样条曲线控制多边形顶点的方法对井眼轨迹曲线进行了重构;提出了等分衔接圆面法解决以任意三维井眼轨迹作为轴线的油管透明及半剖显示问题;采用实时偏磨点与井眼轨迹数据点相结合的方法,实现了抽油杆动态变形及杆管接触状态可视化仿真功能。通过华北油田现场实际验证,能够清晰地显示杆管偏磨的位置及状态,为抽油机井的杆管偏磨诊断及治理提供了依据。

复合抽油杆旋转装置的研制

为了防治抽油杆偏磨和断脱,研制了复合抽油杆旋转装置。该装置将弹簧的弹性形变引起的垂直运动转变为旋转运动,实现了抽油杆的自动间歇旋转,达到抽油杆均匀磨损的目的。利用弹簧吸收释放能量,又避免了冲击载荷的产生,减少了抽油杆断脱现象的发生,延长了抽油杆和传动零件的使用寿命。现场应用表明,该装置可以延长油井的免修期,有较好的应用前景。

抽油井偏磨机理及防偏磨技术分析

目前,杆管偏磨仍然是困扰油田生产的一个大问题。本文对已有杆管偏磨机理研究进行了分析,提出了研究井液流动产生的作用力以及接箍效应的建议,为进一步弄清偏磨机理打下基础;在分析已有防偏磨技术利弊的基础上,提出了一种新的基于动压润滑原理的防偏磨技术,该技术能阻止杆、管接触摩擦,提高油井免修期。

濮城油田井下管杆偏磨原因分析及对策

分析了濮城油田抽油井井下油管与抽油杆偏磨原因,提出了相应的治理措施。现场应用结果,有效地延长了抽油井的检泵周期。

复合式齿形抽油杆扶正器设计

针对有杆泵采油系统中抽油杆、油管偏磨现象。结合有杆泵抽油工作状态,应用机械设计方法对复合式齿形抽油杆扶正器进行了结构、材质、工作原理三个方面的设计。结合19mm抽油杆配合50.3mm油管进行了具体尺寸设计。该设计从理论上能够有效降低偏磨现象,延长扶正器使用寿命,提高经济效益。

螺杆泵井杆管偏磨预防研究

随着地面驱动螺杆泵在油田逐步推广存在杆管偏磨现象,严重制约了地面驱动螺杆泵的发展。对抽油杆工作时的受力进行了分析,考虑井液阻尼作用,采用Ansys中的Damped法对抽油杆进行了模态分析,通过仿真分析发现,杆管偏磨主要发生在抽油杆中下部,在抽油杆中部最严重,依此提出了上疏下密扶正器安装法。提出通过控制转速、沉没度、井液密度和含蜡量,采用固体润滑剂减磨扶正器等措施来预防杆管偏磨。