小套管油井杆管偏磨治理工艺技术

油井高含水开发阶段,抽油机井杆管偏磨严重影响油井正常生产,采用塑料内衬油管治理杆管偏磨取得良好效果,但塑料内衬管壁厚3.4~4.5m,减小了油管内径,限制了能够下入的抽油泵型号,对于小套管油井或进行过套管补贴的油井,限泵径情况更加严重,影响抽油机井采油工艺方案的实施。涂层油管的涂层壁厚约0.7mm,对油管内径影响较小,论文研究采用涂层油管治理偏磨的工艺技术,开展了室内试验,优选出激光熔覆油管,进行的现场应用取得良好效果。

直井地面驱动螺杆泵采油杆管偏磨机理

将直井地面驱动螺杆泵采油杆柱简化为在油管内偏心旋转的杆柱。考虑了杆柱偏心旋转惯性离心力、轴向力对杆柱横向弯曲变形的影响。应用可移动双向弹簧元模拟杆管接触状态,并考虑了杆体、结箍以及扶正器与油管间隙不同对杆柱挠度约束的差别,建立了螺杆泵采油杆柱在油管内受力变形的有限元仿真模型。仿真结果表明:抽油杆柱在油管内偏心旋转会产生陀螺效应,杆柱在油管内变形形态呈下密上疏的螺旋状,这是直井地面驱动螺杆泵采油系统杆管偏磨的主要原因之一。杆柱与油管接触段长度主要取决于转速、下泵深度和偏心距等参数。当转速较高时,几乎所有接箍均与油管内壁接触,也会出现杆体与油管内壁接触的现象。

高含水原油对油管和抽油杆摩擦磨损性能的影响研究

在实验室考察了油井产出液含水量对抽油杆和油管摩擦磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察了抽油杆和油管试样磨损表面形貌.结果表明:当油井产出液含水量处于70%～85%之间时,抽油杆和油管摩擦副的摩擦系数和磨损率随含水量增加呈增大趋势;当油井产出液含水量小于70%或大于85%时,摩擦系数和磨损率变化较小;油井产出液含水量对抽油杆和油管试样磨损表面形貌亦具有明显影响,当含水量较低(55%)时,抽油杆和油管磨损表面较光滑,存在少量犁沟;而当含水量较高(95%)时,磨损表面出现宽而深的犁沟,呈现严重粘着和擦伤迹象.

含水与沉没度对杆管偏磨的影响研究

通过对抽油机井最小载荷随含水和沉没度变化规律及杆管摩擦磨损规律的实验研究,找出了含水、沉没度对杆管偏磨的影响规律。高含水抽油机井在低沉没度条件下运行时,抽油泵因严重供液不足而产生液击,会加剧抽油杆柱振动,降低抽油机悬点最小载荷,从而减少抽油杆柱的轴向分布力与杆管产生偏磨的临界轴向压力,加大了下冲程时抽油杆柱下部受压段的长度,容易造成抽油杆柱屈曲而导致杆管偏磨。高含水是导致杆管偏磨速度加快的主要原因。

三维井眼抽油杆扶正器间距配置计算方法

在抽油杆上加装扶正器可以减少杆管偏磨的影响,但扶正器的间距配置一直没有一个很好的设计方法,大多数油井都是凭经验进行安装,缺少理论支撑。从实际井眼参数出发,综合考虑抽油杆在三维空间中的受力弯曲情况,详细分析了抽油杆柱的轴向载荷和横向载荷,并且以抽油杆的横向变形量等于油管与抽油杆之间的环空间隙为扶正器配置的基本原则,进行扶正器间距配置的求解,以此理论为基础,考虑相关算法公式在计算机中的具体实现,编制了相应的计算机程序。通过软件实例计算,证明该计算方法可行,可以在油田进行试验性应用。

双河油田有杆泵井管杆偏磨的综合防治

根据双河油田部分油井油管和抽油杆易偏磨 ,造成管杆断脱、管柱漏失及频繁作业的生产实际 ,对管杆偏磨的原因进行了分析 ,认为造成管杆偏磨的因素主要有井身结构弯曲、油管螺旋弯曲、抽油杆螺旋弯曲以及工作参数不合理、产出液的高含水特性等。为此 ,结合生产实际提出了有效的防治措施 :(1)简化井下生产管柱 ;(2 )优化组合油管、抽油杆柱 ;(3)选择合适的井下工具 ;(4 )确定合理的生产参数。上述综合防治措施在现场应用 ,大大减缓了管杆偏磨 ,延长了油井检泵周期 。

有杆泵井偏磨腐蚀原因探析及防治

通过对胜利油田孤岛采油厂下馆陶单元抽油机井管杆偏磨腐蚀现状调查 ,分析造成管杆偏磨腐蚀的因素主要有井身结构、杆柱受交变载荷、产出液高含水及腐蚀介质等。为此 ,采取环空掺缓蚀剂、下镍磷镀油管及抽油杆、下塑胶抽油杆扶正器及下射流泵措施 ,取得了较好的效果 ,有效延长了抽油机井的检泵周期。

抽油机斜直井杆管接触与磨损力学模型

斜直井中抽油杆在上下往复运动过程中,轴向力周期性地拉压变化:受拉时,抽油杆在扶正器限制下被拉直,不与油管发生接触;受压时,当抽油杆所受的压力大于临界压力值,将发生失稳,失稳过大会与油管接触并伴有接触力。接触力的存在对抽油杆柱与油管的安全生产极为不利,特别是高含水油井,抽油杆与油管间发生水性研磨,将增加抽油杆的断脱几率或加快油管磨穿速度。从杆管接触理论关系出发,利用力矩原理,计算杆管接触力的大小;结合现场井下作业油管创口形态,建立理论示功图条件下的油管柱创口模型,预测油管磨穿时间,并利用缝隙流理论预测了漏失量。通过该方法计算得到的油管磨损理论创口形态与现场实际较为接近,针对复杂示功图可用近似标准示功图代替。

三维井眼抽油杆与油管防偏磨技术研究与应用

抽油杆、管偏磨主要受力学因素和油井产出物的影响,其根本原因是抽油杆、管之间的摩擦力造成的;偏磨点的预测模型由实测数据进行修正或标定使预测更加准确;降低抽油杆、管之间的偏磨方法主要是降低杆、管之间的摩擦力;降低抽油杆对油管的正压力采用传力式加重杆加重,使抽油杆中和点下移;使用抽油杆防偏磨节箍,降低了杆、管之间的摩擦系数;现场应用219口井表明,延长了检泵周期、提高了井下效率和经济效益。

HDPE内衬油管防治抽油机井杆管偏磨研究

高密度聚乙烯内衬油管既有塑料管耐腐蚀和耐磨性好的特点,又具有钢质油管的机械强度,在腐蚀偏磨严重的油井上应用取得了较好的效果。分析了内衬油管的结构、性能、防治偏磨的机理和特点,研究了与内衬油管配套的抽油机井工艺技术,对油田现场应用内衬油管出现的问题进行了分析。

水驱抽油机井杆管偏磨原因的力学分析

建立了铅垂油井杆管偏磨临界轴向压力的计算公式。杆管偏磨的临界轴向压力只取决于抽油杆直径与轴向分布力 ;应用波动方程建立了抽油杆柱轴向分布力的模拟方法 ;建立了供液不足油井液击力的计算公式 ,改进了柱塞下行阻力的计算方法。系统分析了油井生产条件与生产参数对杆管偏磨的临界轴向压力与柱塞下行阻力的影响。分析结果表明 :( 1)含水与沉没度对杆管偏磨有显著影响 ,高含水油井在低沉没度下运行会明显降低杆管偏磨的临界轴向压力 ;( 2 )当油井供液不足时 ,柱塞下冲程时泵内将产生液击 ,并加大柱塞下行阻力 ;( 3 )抽汲参数增加不仅导致抽油杆柱振动加剧 ,降低了杆管偏磨的临界轴向压力 ,而且也加大了柱塞下行阻力。当抽油杆柱在上述一个或几个条件共同作用下达到偏磨临界条件时 。

热固塑尼龙扶正抽油杆在濮城油田的应用

濮城油田属复杂型断块油气田 ,由于多年的强注强采 ,抽油机井井下管杆偏磨严重 ,管杆断脱事故增多。针对抽油井井况和井下管杆偏磨原因及特征 ,提出了实施热固塑尼龙扶正抽油杆防偏磨技术。现场使用热固塑尼龙扶正抽油杆 15 5井次 ,最长使用时间 85 5d ,未发生管杆偏磨及停井事故。 5 8口抽油井使用扶正抽油杆后 ,平均最大电流由 5 9 4 2A下降到 5 5 2 9A ,平均最大悬点载荷由 74 33kN下降到 70 89kN。 2 0 0 0年油田停井比 1999年减少 116井次 ,其中由管杆偏磨造成的停井减少 70井次。推广使用扶正抽油杆累计 5 70 8根 ,投入费用 2 2 832万元 ,创经济效益 979 4万元 ,投入产出比为 1∶4 2 89。

基于转子动力学方法研究螺杆泵抽油杆柱扶正器的布置

随着螺杆泵采油技术的应用,抽油杆柱的偏磨现象日趋严重。分析了螺杆泵抽油杆柱的受力,建立了抽油杆柱的转子动力学模型,采用轴承单元和空间梁单元进行仿真。结合La10-2435井的井身结构和ANSYS分析结果给出了较合理的扶正器布置方案。计算结果表明,该方法能够预测出抽油杆柱由于横向位移过大引起的偏磨位置。

基于任意应力合成的油井杆管侧向力测试仪

在石油开采过程中经常因杆管偏磨而造成油管泄漏、油杆断裂等事故从而影响油田经济效益,而抽油杆与油管内壁接触挤压处的侧向力大小是研究杆管防偏磨的关键。首先根据力的分解与合成原理创新提出一种任意应力合成测量方法,然后基于该测量方法设计一套井下杆管侧向力测试仪,其具体包括机械、电路和软件等3部分。其中,机械部件参照实际油管接箍连接形式设计,固定于井下两段油管之间;硬件电路主要对微弱的桥路电压信号进行滤波、放大、A/D转换、存储、通讯等工作;软件程序分为下位机和上位机程序两部分,分别实现数据的采集、存储、通讯和数据转换、分析处理等。室内精度测试和现场应用试验结果表明:提出的任意应力合成测量方法科学合理,所设计的侧向力测试仪强度、耐压、耐温和测量精度等能够满足实际测量要求,对油田杆管偏磨研究和防治具有较好的指导意义。

冀东油田中斜度定向井防偏磨技术优化研究

冀东油田中斜度定向井管杆偏磨是油管刺漏和抽油杆断脱的主要影响因素,缩短了油井的检泵周期,增加了油井维护工作量,加大了生产成本。利用数理统计学方法,分析了影响中斜度井杆管偏磨的井斜角、冲次、沉没度及含水率等主要影响因素,确定了各因素导致杆管偏磨的技术界限。使用加重杆改善杆柱受力结构,对井斜大于35°的油井采用耐磨衬里油管、优化生产参数来降低杆管偏磨程度等方式,进一步完善了中斜度井管杆防偏磨工艺技术。推广应用该项技术以来,平均单井检泵周期延长250 d,生产维护费用节约5×104元/井次,为油井长期平稳生产提供了技术支撑。

基于刨床的接箍与油管往复式磨损试验装置

杆管偏磨是高含水期油田抽油机井采油遇到的技术难题,研究防偏磨抽油杆、接箍和油管产品需要使用磨损试验机,目前常见的磨损试验机多为旋转运动,往复运动磨损试验机数量较少见到且价格较高。根据刨床所具有的往复式运动特点,利用这种成熟、价廉的机械设备,对其进行改制,以实现抽油杆或接箍与油管往复式磨损试验。在工作台上放置一个盛水的水池,将2个半剖开的油管平行固定在水池内,油管内各放置1个接箍,在接箍上放置加载重块,实现接箍与油管之间的正压力加载,在刨刀位置安装拨杆,拨动加载重块和接箍进行往复运动,这样就实现了接箍与油管之间磨损试验。通过对2个接箍加载230N、460N、690N和860N质量的重块,水温在20～80℃调节,进行了J55油管、N80油管、镀层油管、塑料内衬油管和涂层油管与接箍的磨损试验,达到了模拟抽油机井内接箍与油管磨损试验的目的,为相关产品研制提供了一套可靠、价廉的试验方法。

注聚受益油井杆管偏磨机理及技术对策研究

注聚受益油井由于受聚合物的影响,易导致杆管偏磨,尤其是在大斜度井和小井眼侧钻井,油井杆管偏磨更为严重。通过分析聚合物对柱塞下行阻力、抽油泵凡尔进液阻力的影响程度,针对性提出了注聚受益油井杆管偏磨治理技术对策,并进行了现场试验应用。应用结果表明:形成的技术对策能够为有效缓解注聚受益油井杆管偏磨问题提供技术支撑。

相邻扶正器间抽油杆柱纵横耦合振动特性仿真

作为杆管防偏磨设计的主要措施,扶正器配置方案的优化设计一直是油田关注的重点,而对抽油杆柱振动力学的研究是杆管防偏磨设计的基础。鉴于此,将两相邻扶正器之间抽油杆柱纵横耦合振动问题简化为具有初弯曲的简支梁在交变轴向载荷激励下的纵横耦合振动问题。在交变轴向载荷激励下,基于纵横弯曲梁理论,建立了两相邻扶正器之间抽油杆柱纵横耦合振动仿真的力学与数学模型。采用空间离散——时间连续与数值积分相结合的方法进行数值求解,实现了两相邻扶正器之间抽油杆柱纵横耦合振动的仿真模拟。仿真分析结果表明:相对于静力学模型仿真结果,动力学模型仿真结果的杆柱横向变形更大;杆柱的轴向载荷激励与杆柱的初弯曲是影响杆柱横向位移动力放大系数的主要原因。研究结果可为油井的杆管防偏磨设计提供思路。

WFM型往复式摩擦磨损试验机的研制

油田开发进入中后期,管杆偏磨腐蚀现象越来越严重,而目前国内外应用的摩擦磨损试验机无法对抗磨管杆进行准确的评价。为此,研制了WFM型往复式摩擦磨损试验机。该试验机可准确模拟油管和抽油杆试样之间往复运动的偏磨腐蚀工况,因此可用于评价管杆材料的抗磨性能;还可以在同等试验工况下对2组试样进行对比试验;与管杆磨蚀试验装置相比,该试验机的试验结果精度有了较大提高。

小排量潜油直驱螺杆泵采油技术研究与应用

位于鄂尔多斯盆地的长庆油田是世界上典型的"三低"油田,以定向井开发为主(占90%以上),采用抽油机有杆泵举升工艺,单井产液量低,存在杆管偏磨问题,效率提升困难。针对上述问题,开展了潜油直驱螺杆泵无杆采油技术研究与试验。研制出100mm小直径低转速大转矩潜油永磁同步电机,去掉了机械减速机构;设计应用"胶囊+沉淀"复合式电机保护器,提升了在斜度较大井段的适应性;借助GPRS终端平台实现系统的远程实时闭环监控,提升了系统的可靠性。开展了15口井矿场试验,最长连续生产时间973d,最大下深1 704m。相比应用前,泵效提高35%,系统效率提高2.5%,节电率33.3%。