抽油杆柱动力屈曲模拟装置液压加载系统设计与性能仿真

为模拟抽油杆柱受轴向外载荷产生的动力屈曲和横向振动现象,设计一种新型的基于程序控制的液压加载模拟装置。基于液压压力闭环控制方式,利用PLC输入设定值调节比例溢流阀开口度,控制系统的压力,通过压力传感器的检测与变送,将液压系统的压力反馈回PLC,从而控制连续变化的系统压力,以满足设计需求。使用MATLAB中的Simulink模块建立液压系统的数学模型,仿真得到比例溢流阀的性能曲线并验证了此液压闭环控制系统模拟装置的稳定性和可行性。

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。

三维定向井抽油杆柱力学特性有限元分析新方法

结合定向井井眼轨迹的三维空间特征和超细长杆柱在井眼中的双重非线性(接触非线性和几何非线性)特征,同时考虑Ray-leigh阻尼及液体摩擦影响,建立了抽油杆柱三维动态有限元方程。利用Newmark法对抽油杆柱运动过程进行时间域离散,采用结点迭代的循环求解方法对三维动态有限元方程进行了数值求解,并用直接约束法对杆/管接触问题进行了处理,得到了抽油杆柱每一结点6个自由度方向的变形和载荷。以实测井底泵功图为边界条件,求出了抽油杆柱与油管的动态接触位置,并获得了地面示功图,将预测结果与实测地面示功图进行了对比。结果表明,结点迭代法可以避免大型矩阵的数值计算问题,与Newmark法相结合,能够较准确地求解出井下抽油杆柱的三维受力及运动状态。

直井中抽油杆柱的偏磨计算

直井中引起抽油杆柱偏磨的主要原因是下冲程抽油杆柱下部发生螺旋弯曲变形 ,分析了引起抽油杆偏磨的井液与抽油杆之间的摩擦力、抽油泵柱塞与衬套之间的摩擦力、井液通过游动阀时的阻力等主要载荷 ,给出了确定扶正间距、扶正器个数及抽油杆柱偏磨高度的计算方法 ,编制了计算抽油杆柱偏磨高度的计算机程序并用于实际计算 ,计算结果与抽油杆实际偏磨高度的相对误差小于 8%

定向井抽油杆柱空间形态的计算方法

以曲率半径法描述井眼轨迹的空间形态,从空间杆单元入手,建立细长杆的有限元模型,并考虑井眼轨迹多支点的几何约束,以迭代法循环求解每一结点抽油杆柱的空间载荷及变形,再结合细长杆的屈曲模型,分析比较不同位置安放扶正器后抽油杆柱空间构形的变化。结果表明,通过计算实际井眼轨迹中抽油杆柱的三维受力及变形屈曲状态,能够判断扶正器安放的合理性,掌握杆柱的工作状况,预测杆/管偏磨位置。

抽油杆柱综合防偏磨技术

为预防抽油杆柱偏磨 ,延长抽油杆使用寿命 ,研制试验了抽油杆柱综合防偏磨技术。介绍了抽油机井抽油杆柱井下旋转、防偏磨技术及其试验效果。抽油杆防脱器与旋转器配合使用可使抽油杆柱旋转 ;抽油杆防偏磨器、抽油杆抗弯防磨副的配合使用可起到防偏磨的作用。所使用的井下工具简单 ,无需改变地面和井下设备 ,其原理可靠 ,理论依据充分 ,适用于具有明显中性点的油井 ,对每口油井都要有针对性地进行设计、计算才能达到较理想的效果。井下抽油杆旋转器是一种多功能的井下工具 ,不但能使抽油杆柱旋转 ,而且能起到抽油杆井下减震器的作用 ,具有超冲程效果 ,可提高抽油机井泵效 ,延长检泵周期。

水平井抽油杆柱防偏磨研究及应用

游梁式深井泵装置应用于水平井之后 ,由于井筒弯曲 ,普遍存在杆柱偏磨、断杆、脱扣等问题。文中根据抽油杆柱的运动及受力特点 ,运用纵横弯曲弹性稳定理论 ,结合工程实际 ,分析得出了求解下部抽油杆柱合理安装扶正器间距的计算方法 ,并给出了计算实例 。

三维弯曲井眼抽油杆柱动力学模型建立与仿真

针对处于复杂的交变应力状态下的抽油杆柱偏磨和断脱,在抽油杆动力学分析模型的基础上,建立了抽油杆三维力学综合分析模型,开发了相应的仿真分析软件系统,并利用该软件研究了三维井眼轨迹对抽油杆柱受力变形的影响.实例计算结果表明:井眼的曲率、挠率对抽油杆柱的悬点载荷、支反力、屈曲应力均有较大影响;根据抽油杆柱三维力学综合分析结果可以预测偏磨严重点位置,可减轻杆管之间偏磨,减少抽油杆柱井下断脱次数,延长修井周期,降低采油成本.

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 。

基于瞬态动力学分析的抽油杆柱动态特性研究

抽油杆柱在工作过程中变形状态的准确描述是解决杆管偏磨的关键,根据抽油杆柱动力失稳的力学理论,结合接触非线性理论和有限元理论,建立了往复抽油杆柱的动力学模型,采用空间梁单元和接触单元建立抽油杆柱的有限元格式,将Newton-Raphson法和Newmark法相结合进行求解。通过仿真计算,再现了抽油杆柱在工作过程中的变形状态以及与油管的接触状态,据此优化抽汲参数以及安装扶正器,保证抽油杆柱的正常工作,延长检泵周期。

地面驱动螺杆泵抽油杆柱弯曲的力学模型

用地面驱动螺杆泵采油时 ,井筒的弯曲或者抽油杆材质的不均匀性会导致抽油杆在井筒中的弯曲 ,从而改变抽油杆的受力状况。为了最大限度地减少因抽油杆受力的不确定性而对生产造成的危害 ,采用微元分析和分段迭代的方法 ,对抽油杆弯曲后的受力状况进行了研究。结果表明 ,除了正常作用在抽油杆上的扭矩和轴向力以外 ,抽油杆弯曲后还会受到由于弯曲变形引起的剪切应力、弯曲应力以及井筒与其接触的摩擦阻力和摩擦扭矩等。光杆扭矩和轴向力的计算方法应根据各种附加力的产生而发生改变。根据研究结果 ,建立了地面驱动螺杆泵抽油杆柱弯曲的力学模型 ,其计算结果与现场测试资料对比表明 。

直井抽油杆柱磨损机理及原因

探讨了抽油杆柱的磨损机理 ,研究了抽油杆柱与油管由于弯曲而相互接触摩擦的原因 ,结果表明 ,抽油杆柱与油管的磨损属于粘着磨损 .分析了影响粘着磨损程度的几种因素 ,并提出了相应的防止磨损措施 ,为现场采取防止抽油杆柱磨损措施提供了理论指导 .

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。

基于实际井眼轨迹的抽油杆柱API设计方法

目前的抽油杆柱设计方法大都基于设计井眼轨迹或经验公式,因此设计的抽油杆柱与井眼的匹配性并没有达到最优,结果可能影响了抽油杆柱的受力特性和寿命。概述了目前现有的抽油杆柱设计方法,提出了基于实际井眼轨迹的抽油杆柱API设计方法。即考虑到在三维空间中井下粘滞阻力及动载的影响,利用微单元分析方法计算出轴向载荷与轴向应力,然后在此基础上进行杆柱组合设计,并给出了设计流程。以江苏油田永21-3井为例,对几种设计方法的设计结果进行了对比分析,结果表明,江苏油田目前采用的抽油杆柱设计方法包含了人为经验因素,并不是最优的杆柱设计结果,有待进一步改进。

螺杆泵采油油管柱弯曲对抽油杆柱的影响

抽油杆柱断脱是螺杆泵采油最棘手的问题之一。为此， 就螺杆泵采油时油管柱弯曲对抽油杆柱的影响做了分析。通过分析， 给出了油管柱轴向压力与弯曲变形计算式， 着重讨论了油管柱弯曲对抽油杆柱的弯曲角度、弯曲产生的附加弯矩和附加应力的影响。认为螺杆泵正常工作以后， 因温度的影响， 油管的弯曲增加， 抽油杆柱产生与油管相同的弯曲。最后对某油田的某一螺杆泵井作了实例计算。

稠油斜直井抽油杆柱滞后原因及解决途径

稠油斜直井抽油杆柱滞后的问题严重制约正常生产。研究稠油井筒降粘举升工艺 ,找到一种简单经济的解决抽油杆滞后的办法 ,完善稠油开采工艺 ,探索稠油开采的新举升方法 ,意义十分重大。所提出的降粘举升工艺 ,通过在矿场试验 。

抽油杆柱三维力学分析及设计系统(DARS)的开发和应用

根据实际井眼轨迹的特征及系统动力学理论建立了抽油杆柱在实际井眼中的动态仿真模型。应用有限差分法对不同抽油杆柱组合在实际井眼中各个节点的三维受力特征及位移做出了较详细的分析,在此基础上利用模块化编程技术开发了三维井眼条件下杆柱设计、力学分析及偏磨点位置预测软件,并对抽油杆柱组合的合理性、杆柱的受力特征、偏磨状况等进行了仿真。对现有抽油杆柱系统进行分析并提出优化方案。软件计算结果与实验井测试数据一致,体现了软件有较好的预测效果和较高的现场实用价值。

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。

抽油机井抽油杆柱瞬态力学行为有限元分析方法

抽油杆柱是一个超细长的大柔性杆,其运动的力学行为是几何非线性、接触非线性和动力学的耦合问题。将几何非线性、接触非线性和动力学有机地结合起来,运用有限元方法,精确地描述了抽油杆柱在充满井液的油管内往复运动的力学行为,找出了其屈曲、杆管接触和磨损的变化规律,为防止油杆柱断脱和油管漏失事故提供了理论依据。

抽油杆柱的纵向振动特性与共振条件

针对美国中西部研究所关于抽油杆柱纵向振动研究力学模型存在的问题 ,在研究抽油杆柱纵向振动特性时 ,提出将抽油杆柱简化为上端固定于随悬点运动的基础之上 ,下端受液体载荷激励的力学模型。得出单级抽油杆柱纵向自由振动的固有频率以及抽油杆柱对悬点运动和泵柱塞液体载荷两种激励的稳态响应计算公式。指出单级抽油杆柱产生共振的条件是激励频率等于基频的奇数倍。证明APIRP11L《有杆抽油系统的设计计算推荐方法》中关于激励频率等于基频偶数倍时单级抽油杆柱将产生共振的结论是错误的 。