防窜式抽油杆扶正器研制及应用

随着油田进入高含水开发后期,抽油机井杆管偏磨问题日益突出.大庆油田已经采取了许多防偏磨措施,抽油杆扶正器被广泛应用在杆管偏磨井中,具有较好的防偏磨效果.但是油田在用抽油杆扶正器存在质量参差不齐,扶正器在抽油杆上窜动,且成本高等问题.研制的新型防窜式抽油杆扶正器有效地解决了以上问题,在杆管偏磨抽油机井中应用,具有良好的效果.     

斜井防偏磨抽油杆柱的设计

针对目前斜井抽油杆柱设计存在的问题,通过对斜井杆柱的受力分析,综合考虑了井斜因素与抽油杆柱在井下的工作受力情况,建立了斜井抽油杆柱载荷的力学模型,从而确定了抽油杆柱、扶正器优化设计的方法。通过软件计算,可确定抽油杆柱的优化组合以及扶正器的合理间距。能有效减少或防止斜井杆管的偏磨现象。     

螺杆泵驱动杆柱扶正技术研究

在螺杆泵采油过程中,偏磨失效是抽油杆的主要失效类型。为防止偏磨,需在油管柱和抽油杆上安装扶正器。常用的扶正器大都随抽油杆一起旋转,旋转过程对油流通道阻碍作用很大,而且杆管磨损问题依然严重。研制了一种支撑式螺杆泵驱动杆柱扶正器,该扶正器在胜利油田进行了试验,不仅能够解决杆管偏磨问题,而且提高了采油速度,延长了螺杆泵寿命,具有广阔的应用前景。     

一种基于动压润滑结构的自旋转扶正器设计

针对油田杆管偏磨日益严重的问题,研究了上下行程抽油杆柱受力特点,设计出一种新型的防偏磨扶正器。该扶正器主要由扶正器轴、扶正套、接箍、弹簧垫圈和定位块组成,依靠动压润滑效应与扶正套的自旋转,将杆管间的干摩擦、边界摩擦变为边界摩擦、液体摩擦,将杆管间的单边磨损变为均匀磨损,综合提高抽油杆管的工作寿命。对该扶正器在自主设计的抽油系统中进行了性能测试,结果表明,当抽油机电机转速达到75 r/min时动压润滑油膜形成,杆管偏磨现象明显改善。该技术可增加抽油杆管使用寿命、提高油井免修周期,为油田防偏磨提供技术支撑。     

聚驱定向井抽油杆柱力学模型及扶正器优化布置研究

为解决聚驱定向井中杆管偏磨严重而引起的检泵周期短等问题,通过建立抽油杆柱的简支梁模型,分析了抽油杆柱的受力情况,推导出了考虑井斜因素下的抽油杆柱失稳间距方程,并利用MATLAB软件编制了相应的求解程序。利用该计算方法对现场6口井进行了优化布置,扶正器的安装数量平均减少17.47%,应用效果良好。对于扶正器的优化布置具有指导意义。     

螺杆泵井抽油杆扶正器结构研究

根据螺杆泵井抽油杆柱受力和旋转运动规律,设计了抽油杆扶正器。该扶正器由扶正器杆体、承磨层、承磨圆筒、支撑件和接箍组成,将其安装在2根抽油杆之间,下入油井的油管内。工作时,旋转的扶正器杆体相当于轴承的转轴,不旋转的承磨圆筒相当于轴瓦,配用高寿命的耐磨材料,从而延长其使用寿命。支撑件不随扶正器旋转,液体流动通道位置固定,能够保持液体流动畅通。现场应用表明,这种扶正器结构简单,安装方便,能对抽油杆起到良好的扶正作用,可有效防止杆管偏磨。     

高含水期小泵深抽井防偏磨技术

随着油田进入高含水开发期,抽油机小泵深抽井的杆管偏磨问题日趋严重。杆管偏磨的主要原因是抽油杆的失稳弯曲变形所引起,油田高含水加剧了二者之间的偏磨。为此,设计研制了一种新型的适用于小泵深抽井的抽油杆扶正器,即强制支撑内摩擦副式抽油杆扶正器。该装置扶正体可支撑固定在油管内壁上,使之与油管没有相对运动。将抽油杆与油管的摩擦与磨损转变为抽油杆扶正器自身的摩擦与磨损,防止抽油杆柱及管柱失稳弯曲与偏磨。现场应用37井次,平均单井检泵周期延长162天。     

抽油杆防失稳技术

抽油杆的失稳弯曲是造成抽油机井杆管偏磨与断脱的直接原因之一,防止抽油杆失稳弯曲是解决抽油机井杆管偏磨的有效途径。针对抽油杆失稳弯曲,研究了抽油杆底部集中加重技术及抽油杆缓冲补偿技术。前者是在抽油杆底部采用防偏磨加重抽油杆降低中和点的位置以解决抽油杆失稳问题,后者则是采用抽油杆防失稳补偿器解决振动载荷造成的杆管失稳弯曲及杆管偏磨问题。现场应用表明,该技术防偏磨效果较好,杆管偏磨井的检泵周期明显延长。     

斜井有杆泵采油杆管防偏磨自润滑工艺管柱技术

针对斜井有杆泵采油系统杆管偏磨问题提出了采用封隔器、分离器、抽油杆脱接器、泄油器、抽油杆扶正器、润滑剂共同组成的自润滑工艺管柱。现场应用表明:能够有效地防止斜井、直井及其他复杂结构井在采用有杆泵采油时的杆管偏磨问题,大大延长了油井的检泵周期,同时也能有效地解决油井中砂、蜡、水对抽油杆偏磨的影响,充分保护抽油杆和油管,增加抽油杆和油管的使用寿命,为用户带来显著的经济效益。     

定向井抽油杆三维力学模型及在偏磨中的应用

杆管偏磨是油田开发过程中有杆泵生产面临的重要问题, 井眼弯曲和抽油杆柱失稳屈曲是导致杆管偏磨的重要原因。文章依据微元分析理论, 对运动状态下的抽油杆柱进行了受力分析, 建立了描述抽油杆柱在定向井中受力状态的三维力学模型, 模型采用波动方程的形式, 考虑了井眼轨迹、 杆柱组合、 抽油泵以及流体的影响,通过有限差分法进行求解。实例计算表明, 该模型可以较为准确地预测定向井中抽油杆的偏磨位置以及偏磨程度。     

井底压力波动对稠油产量影响机理实验

国内一些稠油油田生产过程中将抽油泵更换成螺杆泵后产水减少,产油量增加,而该方法在稀油油藏应用,其产量变化不明显。为此,用实验模拟方法研究了井底压力波动对稠油生产的影响。在恒压条件下,将稠油和地层水同时注入饱和油的人造岩心中,模拟近井地带油藏在泵抽吸作用下油水两相流动特征,利用出口端的电磁阀产生和不产生周期性波动来分别模拟抽油泵和螺杆泵的生产过程。由产油、产水情况发现,波动状态下产水量高于不波动情况,而前者产油量小于后者,且随波动周期的增加,产水率增加而产油率减少。即抽油泵生产过程中压力波动增加了水的产出量;而螺杆泵连续地抽吸减少了水的产出量,增加了稠油产量。稠油开发中使用螺杆泵的效果优于抽油泵。     

直线电机作为井下泵动力系统的设想

直线电机作为井下泵动力系统可以有效地提高抽油系统的效率,由于在系统中去掉了抽油杆,从而彻底解决了杆管磨损的难题。将圆筒型直线电机与井下泵组合成机电一体化产品的设想,使整个系统的结构变得简单而易于控制。分析了圆筒型直线电机的性能及其作为井下泵动力系统的优势和应用前景,提出了直线电机结构改进方向。根据现场实际情况对方案进行了计算论证,结果表明,直线电机作为井下泵动力系统项目研究将为石油矿场开发提供一项新的开采技术和方法。     

缆式投捞电泵技术及在海上平台的应用

目前海上油田实施无修井机平台检泵或换泵,只能依托于钻井平台配合作业,但由于钻井平台有限的作业资源、作业窗口、气象及作业成本的影响,不利于降本增效。缆式投捞电泵技术的引入与应用,恰能解决此难题,且不需洗压井,规避了储层伤害情况的发生。通过海上油田缆式投捞电泵技术的实际应用,表明该工艺完全适用于低产低效井或无修井机的无人平台,能最大程度挖潜生产井产能,较快恢复油田生产,有利于增储上产,具有较高的应用价值及推广价值。     

有杆泵偏磨机理探讨及配套工艺技术

有杆泵采油是石油工业传统而占主导地位的人工举升采油方式。而有杆泵偏磨是抽油机采油普遍存在的问题，主要是油管、抽油杆在上下冲程中的相互偏磨，造成大量油管、抽油杆直接报废，也是抽油机井维护作业的主要原因之一，同时也是抽油机井维护作业成本居高不下的主要原因之一。文中就有杆泵偏磨机理进行探讨，并结合现场实际提出相应的配套工艺技术。     

_ψ56mm串联式三腔抽油泵研制及现场试验

针对油井动液面降低 ,使用电潜泵提液不经济 ,而用有杆大泵又难以实现深抽的情况 ,设计了 ψ56mm串联式三腔抽油泵。这种新型抽油泵由两台 ψ56mm泵通过特殊部件串联而成 ,靠中间密封装置将两泵分隔成三个工作腔 ,生产中可交替吸、排液 ,使泵连续抽油 ;设计有两组独立的进、排液系统 ,在两油层中间加装一级封隔器 ,可实现油层的分层开采 ,有效地解决层间矛盾 ,发挥潜力层作用。在不改变地面抽油设备的情况下 ,该泵深度可下到 140 0m以下 ,且达到 ψ83mm大泵的排液量 ,通过现场 17口井的试验 ,取得了深抽提液的理想效果     

地面驱动螺杆泵采油系统抽油杆等效节点载荷分析

为了解抽油杆在井下的受力和运动状态,使其脱断事故得到合理的解释,运用抽油杆单元有限元模型分析了地面驱动螺杆泵采油系统抽油杆在井筒中的受力和运动状态。在对问题进行求解之前,需要得出整体等效节点载荷向量,考虑到井斜,利用抽油杆单元各方向上的位移插值函数,根据虚功原理将均布载荷转化成为节点的等效载荷,然后按节点顺序装配出整体等效节点载荷向量。求解由整体刚度矩阵和整体等效节点载荷向量形成的线性方程组,可得出某一时刻抽油杆各节点不同方向的位移。对抽油杆扶正器位置安装具有指导意义。     

地面驱动单螺杆泵排出口压力计算

在采用节点系统分析方法优化设计地面驱动单螺杆泵采油系统所建立的模型中,需要求得螺杆泵吸入口和排出口压力,以便根据压差重新选择螺杆泵和设计抽油杆柱。在计算排出口压力计算过程中,考虑了由于抽油杆柱旋转引起杆管环空气液两相流摩阻的影响。以GLB40-42型螺杆泵为例,理论和计算数据分析表明,转速和抽油杆直径对流体流动摩阻压降有显著影响,从而为进一步优化设计螺杆泵和抽油杆柱提供了有力依据。     

地面驱动螺杆泵采油系统故障诊断方法

结合阈值诊断和逻辑诊断2个基本判断理论,提出了一种地面驱动螺杆泵采油系统故障诊断的新方法,通过分析油井的几种生产状态,选取了能够表征油井生产状态的状态变量,并制定了由状态变量推导工作状态的规则。该方法,具有一定的实用性。     

安装助抽减载装置的多级抽油杆力学行为分析

有杆泵采油生产中的细长抽油杆在各种复杂载荷的作用下断脱现象时有发生,且随着泵挂深度的增加,抽油泵效率亦有所下降,严重影响了油井的正常生产。一些油田相继采用助抽器来解决上述问题,但未取得应有效果,主要是助抽器安装不合理及与抽油泵型号不匹配造成的。提出一种新的安装使用方法,分析了安装助抽装置后的多级抽油杆的力学行为,推导出此种情况下多级抽油杆的变形量及应力计算公式,并结合实际算例进行验证,以期指导工程应用。     

无油管采油技术能降低偏磨和提高泵效

在常规有杆采油方式中，油井管柱一般采用油管和抽油杆配套，抽油杆作提升工具，油管作采油通道，作业成本高，同时油管和抽油杆的磨擦降低泵效。无油管采油技术则省略了油管投入，节省费用(单井节省材料费5—10万元)，提高了泵效(泵效提高30％左右)，取得了良好的效果。