基于嵌套网格的环空流体内旋转杆柱与井筒碰撞特性研究

针对浸没在流体中杆管柱间相互接触问题,基于嵌套网格技术,该文建立了环空流体内旋转杆柱与井筒间碰撞的数值求解方法.将环空流体域分为相互嵌套的子区域:背景网格和组件网格,推导了各嵌套区域流场边界传递信息的插值计算公式,采用分域方法对环空流体域与杆柱固体域耦合进行求解.通过静止流体中球形颗粒与壁面正、斜碰撞实验对比,验证该文数值方法的正确性.研究了不同流体黏度、杆柱旋转速度条件下杆柱与井筒的碰撞特性,结果表明:1)杆柱与井筒碰撞的碰撞力、速度随黏度增大而降低,即杆柱与井筒碰撞的剧烈程度与流体黏度负相关;2)随着杆柱旋转速度增大,杆柱与井筒的碰撞力、速度也增大,即杆柱与井筒碰撞的剧烈程度与转速正相关.

螺杆泵采油杆柱受径向力激励的横向振动

杆柱横向振动是螺杆泵采油系统杆管失效的主要原因,研究杆柱匀速自转时液体径向力对杆柱横向振动规律的影响,通过仿真拟合方法得到液体径向力的数学模型并探讨径向力和公转离心力对杆柱作用规律;建立杆柱横向振动的仿真模型,其中液体径向力和由于杆柱偏心旋转离心力为横向激励,研究液体径向力对杆柱横向振动规律的影响;利用数值方法对振动微分方程求解。结果表明:液体径向力的方向变化和偏心率有关且存在使径向力方向转换的临界偏心率,考虑径向力时杆管间碰撞力增大,碰撞次数增多,杆管首次发生碰撞时间缩短,杆柱波动性更大,碰撞力最值出现在杆柱底端和中部附近;杆柱工作时间越长其整体振动越明显,形状越不规则。

电动螺杆泵井下限位杆柱防反转技术的应用

电动螺杆泵作为采油设备目前在各油田应用较广泛,但在生产过程中电动螺杆泵井下杆柱反转易造成设备损坏、人身伤害以及原油产量损失。通过对电动螺杆泵井下生产装置结构、地面防反转措施的分析,提出了电动螺杆泵井下管柱结构技术改进方案,即增加井下限位杆柱防反转机构。井下限位杆柱防反转机构技术改进后,通过现场30口电动螺杆泵井应用,一次成功率100%,减少正憋管柱工序及罐车、泵车的使用费用。电动螺杆泵井停机后反转时间由原10 min~24 h,降低为20 s以内,挽回原油产量损失,提高电动螺杆泵安全运行可靠性,对各油田电动螺杆泵防反转技术改进具有借鉴意义。

杆柱优化对提高抽油机井系统效率影响的研究

抽油机井系统效率是反映机采系统高效举升的综合指标,在各节点效率中杆柱对系统效率的影响仅次于抽油泵所产生的影响。通过理论计算与实际测试优化杆柱组合和杆柱长度对系统效率的影响,挖潜系统效率提升空间。现场试验10井次,系统效率平均提升1.8个百分点。

多功能信息杆柱系统建设及其增值服务探究

为更好地促进集照明、监控、信息交互和通信等功能于一体的多功能信息杆柱系统发展与建设,构建“新基建”驱动下的智慧城市和智慧道路物联网架构,本文针对多功能信息杆柱系统建设方案展开研究讨论,阐述了多功能信息杆柱布设原则、杆柱分类、设备部署、系统架构以及其在大数据交互环境下的多重增值服务,同时结合工程实际案例,对现阶段多功能信息杆柱主流建设方案、创新元素和未来发展方向进行分析。

碳-钢混合杆柱举升系统优化与配套工艺研究

针对碳纤维连续抽油杆推广应用中暴露出的混合杆柱井下运动规律认识不清影响油井工况分析、常规抽油泵深井举升漏失大、碳纤维杆深井举升易扭转劈裂等问题,建立试验井,测试分析井下实测柱塞冲程与地面功图测试冲程的差别,揭示冲程、冲次、杆柱组合对碳-钢混合杆柱井下运动规律的影响,为举升系统优化设计提供数据支撑;开展变密封副低漏失抽油泵、杆柱扭矩释放等举升配套技术研究,提高碳-钢混合杆柱举升系统的现场应用可靠性。现场应用表明,该技术深抽增产、节能降耗效果显著,在深层低渗油井应用前景广阔。

液压抽油机主要杆柱驱动方式研究

液压抽油机因具有悬点载荷大,冲程、冲次连续可调,占地面积小,本质安全性高等优点,得到了油田和抽油机制造厂家的重视。文章运用功能分析原理,沿着抽油机演化的脉络,从油田使用角度介绍了常用杆柱驱动方式的基本结构,分析了不同杆柱驱动方式对液压站、平衡方式的要求及其对油田管理习惯的影响。通过本研究得到:多滑轮增程式对油田使用习惯改变最小,可以采用重块平衡,可单井工作,但上、下冲程动力液流量、压力不同,占地面积与运动件较多;直驱低矮式占地面积与本质安全性最好,但对油田使用习惯改变最大。

基于NB-IOT的智慧杆柱远程感知与控制技术

在智慧城市的发展过程中,安装在城市道路两侧的智慧杆柱成为新一代城市信息的交互节点。然而,随着智慧杆柱上搭载设备的增加以及部署范围的扩大,对于运维管理平台来说,远程感知各个节点设备的状态信息并控制其开关状态,以及上传故障信息成为设备实际运行过程中的技术难点。为此,本文提出一种基于NB-IOT的智慧杆柱远程感知与控制技术。该技术采用广覆盖、低成本、低功耗的NB-IOT无线通信网络,可满足城市道路两侧的智慧杆柱部署范围广,搭载设备增加、数据可靠性要求高的需求;同时,在智慧杆柱中部署杆柱智能控制器,实时感知分析设备状态信息,并对异常事件进行预警,从而实现遥测、遥信、遥控的三遥控制技术。实验验证表明:本文提出的技术可以实现智慧杆柱的三遥控制技术,达到对智慧杆柱的远程感知、控制和通信的目的。这对智慧城市建设具有重大意义。

抽油杆柱振动载荷分析

应用机械振动理论对抽油杆柱的振动载荷进行了分析，其结果表明．由抽油杆柱的振动所引起的附加动载是相当严重的。适当降低抽油机的冲次和加大冲程长度可以有效地降低抽油杆柱的附加动载。

抽油杆柱设计数值方法

按区间对分法计算抽油杆柱组合尺寸的数值方法适应于复杂的杆柱载荷表达式,较解析解更具一般性。本文以不同杆柱载荷公式和设计方案的计算实例验证了其正确性。

新疆油田稠油水平井杆柱防脱扣研究

简要分析了新疆油田稠油水平井杆柱防脱扣情况,对水平井抽油杆柱脱扣原因进行力学分析和脱扣机理的分析,并提出了改进方案,现场应用取得明显效果。

预应力撑杆柱整体稳定性能的数值分析

在正确定义单元类型、实常数和边界条件等基础上,采用有限元分析软件ANSYS建立预应力撑杆柱的有限元模型,对单横隔预应力撑杆柱在平面内的对称和反对称的2种屈曲模态进行数值分析。采用有限元软件ANSYS对预应力撑杆柱和无预应力柱进行弹性屈曲分析并与已有文献的分析结果进行对比以验证有限元模型的正确性;对预应力撑杆柱进行扩展参数分析,分析预应力撑杆柱的横撑杆长度h、预应力T及横撑杆直径D_s等主要影响参数对其弹性屈曲荷载的影响。研究表明:当预应力撑杆柱发生对称屈曲时,其弹性屈曲荷载N_(cr)随着横撑杆长度h的增大而增大,与横撑杆直径D_s无关;当预应力撑杆柱发生反对称屈曲时,其弹性屈曲荷载N_(cr)随着横撑杆直径D_s的增大而增大,而横撑杆长度h对其影响较小;预应力撑杆柱的2种屈曲模态的弹性屈曲荷载N_(cr)随着预应力T的增大而增大,当预应力T超过某个临界最优值T_(opt)时,弹性屈曲荷载N_(cr)随着预应力T的增大而减小。

基于偏磨分析的杆柱磨损寿命预测模型

针对杆柱发生磨损后的寿命预测问题,基于井下抽油杆与油管随时间磨损的特点,应用ΠΡΟΗΝΚΟΒ提出的磨损计算公式,推算出杆柱在大狗腿度处以及杆柱组合下部受压部分的磨损厚度和磨损面积与时间的关系,并根据抽油杆横截面积减小造成抽油杆磨损处的应力增加的原理,建立了一套可以预测杆柱寿命的模型。该模型可以在已知井眼轨迹和杆柱结构的前提下预测抽油杆柱的断脱位置和断脱时间。通过实例计算验证了该模型的准确性,并通过该模型分析了旋转井口有助于延长抽油杆柱磨损寿命的原理。

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。

抽油杆柱断脱原因剖析与综合防治

抽油杆柱的断脱是影响油田正常生产的主要因素之一。本文结合陇东地区的抽油杆柱断脱资料，对抽油杆断裂、抽油杆脱扣、滑杆断脱、光杆断裂、游动阀罩断裂等情况进行了全面剖析，提出了综合防治抽油杆断脱的措施，实施后见到了显著效果。

地面驱动螺杆泵采油系统抽油杆柱运动模型

根据垂直井地面驱动螺杆泵采油系统的工作特点，利用抽油杆柱的动力学分析结果，建立了抽油杆柱运动模型，并给出了其有限差分解。利用该模型，可以根据在地面测试的光杆扭矩变化规律计算出井筒中任意部位及螺杆泵处抽油杆扭矩的变化情况，也可根据螺杆泵处抽油杆扭矩变化来预测光杆扭矩的变化。为进一步研究地面驱动螺杆泵抽油杆柱的运动特性和采油系统的工作状况提供了理论基础。计算实例表明，该数学模型及其有限差分解法是有效的和稳定的。

地面驱动单螺杆泵杆柱的组合设计

根据地面驱动单螺杆泵的工作特点，分析了传递动力的抽油杯柱受力状况，认为抽油杆柱受复合载荷的作用，在承受扭矩的同时承受较大的轴向力，给出了各种载荷的计算方法。由第四强度理论，提出了把抽油杯柱设计成两级杆柱的等强度组合设计方法，即先按要求及标准确定两级杆柱的直径和长度，然后扶强度条件进行校核。根据油田的实际情况，编制了抽油杆柱电算程序，并给出了设计训一算实例。

有杆螺杆泵杆柱强度设计初探

针对目前有杆螺杆系断杆频繁的问题，应用弹性理论分析了细长杆传递扭矩的受力特点。考虑到细长杆受扭矩后由于弹性变形产生的蓄能现象，一旦抽油杆下部断脱使杆柱承受扭矩增加的影响，同时尽可能兼顾现场应用的方便，简化计算程序，提出了一种传递扭矩的杆柱设计方法。通过现场分析，用实例介绍了该方法的应用过程。实测扭矩与计算扭矩最大相对误差不超过9％。

稠油掺稀液压反馈式抽稠泵杆柱设计优化

塔河油田为碳酸盐岩超深、超稠油油藏,因油稠配合掺稀生产,有杆泵举升主要以针对稠油掺稀设计的液压反馈式抽稠泵为主。对液压反馈式抽稠泵在掺稀井中的受力情况进行分析,并对各种载荷的构成因素进行敏感性评价,得出动液面及混合液黏度是影响载荷的最敏感因素。在受力分析的基础上,找出了目前杆柱设计方法存在的问题,并对杆柱断脱原因进行了分析。通过大量实测及计算数据对比,得出优化后杆柱受力计算误差更小、受力状况评价更加准确的结论,应用优化后的计算方法,计算出目前各种机杆泵组合情况下的最大抽深,用于指导生产管理。

抽油机悬点与抽油杆柱运动协调及临界冲次研究

稠油粘度高,抽油杆柱在井筒流体中运动摩阻大,特别是下冲程,可能会造成抽油杆柱下不去或抽油杆柱滞后于抽油机悬点的运动而产生冲击载荷等,影响油井的正常生产。为此,基于常规游梁式抽油机与宽带式抽油机悬点运动特性及抽油杆柱受力分析,建立了宽带式抽油机悬点运动规律和抽油杆柱在井筒液体中自由下行运动规律的计算模型,分析了悬点运动与抽油杆柱下行运动的协调性,计算了临界冲次。研究结果表明,抽油杆柱在井筒流体中自由下行时,先做变加速运动,当速度增加、下行粘滞力增大到使抽油杆柱受力平衡时,速度达到最大值,开始做匀速运动;等值粘度越小,抽油杆柱达到匀速运动的时间越长,最大下行速度越大;抽油机悬点与抽油杆柱下行运动之间存在临界冲次,当油井生产冲次小于等于临界冲次时,抽油机悬点与抽油杆柱下行运动才能协调;临界冲次随井筒流体粘度的增加而降低,在相同等值粘度的条件下,长冲程、慢冲次有利于抽油机悬点与抽油杆柱下行运动的协调,从而保证稠油的高效开采。