深斜井条件下三维杆柱力学研究及应用

随着深层油藏的开发和绿色油田的推进,深井、大斜度井、丛式井日益增多,复杂井眼条件下有杆泵井举升存在偏磨严重,检泵周期缩短的问题,杆管偏磨机理一直没有得到较好解决。考虑井眼轨迹、流体黏滞阻力以及扶正器的影响,建立了三维杆柱动力学模型,通过求解得到了三维侧向力的动态分布规律。计算结果表明,抽油杆中和点以下侧向力方向易发生周期性变化,解释了杆柱偏磨的原因;侧向力方向周期变化会引起的杆管碰撞,也是加剧中合点以下杆管偏磨的重要原因。定量分析了多个参数对侧向力的影响,为防偏磨生产参数设计提供了理论依据。     

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。     

有杆抽油系统杆管偏磨磨损量预测研究

根据能量法原理,建立了有杆抽油系统杆管偏磨磨损量预测模型。通过几何分析确定了抽油杆与油管的最大磨损深度计算方法,并编制程序进行了计算,得出在摩擦因数、磨损效率、摩擦行程相同的情况下,杆管柱的磨损量和最大磨损深度主要与正压力有关。该模型可用于有杆抽油系统中杆管柱的磨损量预测,不仅为较好地预测井下杆管偏磨情况提供了理论依据,同时对采取及时有效的防偏磨措施具有指导意义。、     

KM-1型抽油杆悬绳器的研制与应用

为了解决油井杆管的偏磨问题,在普通悬绳器的基础上进行改进,研制了KM-1型抽油杆悬绳器。该悬绳器除了具有普通悬绳器的功能外,还具有减缓杆管偏磨、减轻抽油杆振动的功能,设计有转速调节机构,可根据不同的井况对转速进行调整。试验表明,安装该悬绳器后偏磨现象得到了有效缓解,抽油杆的单边偏磨变为均匀的圆周磨损,防偏磨效果明显。     

欢西油田杆管防偏磨优化模拟计算

杆管偏磨不仅影响油井产量,而且缩短了检泵周期。为此,在偏磨机理分析和井眼轨迹描述方法的基础上,建立了抽油杆柱力学分析模型,并用Visual Basic6.0开发出设计和分析软件。软件包括井眼轨迹数值模拟及图形仿真演示模块和抽油杆扶正器配置优化设计模块,可求得扶正器合理的配置间距。利用该软件对150-18-10定向井进行计算,模拟计算出该定向井的井眼轨迹,给出了扶正器的配置数量和间距。     

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。     

油区抽油井防偏磨技术

红五作业区所辖五区、红山嘴区块油气田属复杂型油气田，由于多年的强注强采抽油机井下管杆偏磨严重、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，提出了实施防偏磨抽油杆自动旋转装置和尼龙挟正抽油杆防偏磨技术，取得良好效果。     

旋转防偏磨抽油杆接箍的研究设计

在油田抽高含水开发期,由于腐蚀和磨损的影响,有杆泵生产井中抽油杆接箍早期磨蚀失效,造成抽油杆断脱油井作业。论述了一种旋转防偏磨抽油杆接箍结构和工作原理,通过结构的改变减少管杆接触比压力,在减小管杆问的摩擦力的同时减少旋转减小抽油杆接箍及接触油管的磨损,可有效解决有杆泵抽油井管杆接箍磨损造成作业问题。     

抽油杆柱防偏磨器的研究

为解决抽油机井杆管偏磨问题，研制了一种抽油杆枉防偏磨器，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。     

基于典型示功图的抽油机井杆管偏磨诊断

目前国内各大油田已进入开发中后期,杆管偏磨现象严重。杆管偏磨受多种因素影响,主要包括井眼轨迹、抽油杆失稳弯曲、腐蚀结垢、沉没度、油井出砂和结蜡等。在对杆管偏磨机理以及受力分析的基础上,通过对典型示功图中的泵充不满、出砂、结蜡、油稠等因素以及杆管摩擦载荷值大小的综合分析,达到抽油机井杆管偏磨诊断的目的。     

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。     

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。     

抽油杆柔性防磨接箍的研发与应用

针对大斜度抽油井管杆偏磨严重的问题,研制了抽油杆柔性防磨接箍.该接箍能够根据井眼轨迹的变化发生自由偏转,同时采用了耐磨性能高、摩擦系数低的耐磨材料,因此抽油杆柔性防磨接箍把抽油杆刚性连接转变为柔性连接,能够减少全角变化率较大井段的管杆的接触应力和摩擦力,改善抽油杆柱的受力状况,有效缓解油井的偏磨,对大斜度井、定向井、水平井的防偏磨效果较好.     

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。     

管杆偏磨原因分析及防治对策

通过对腰英台油田25口抽油井管、杆偏磨状况调查，发现严重偏磨井数占88．0％，偏磨大多发生在泵上800m以内，抽油杆接箍比本体磨损严重。通过对造成直井管、杆偏磨的原因进行综合分析，制定了防止、减轻偏磨的技术对策，主要有抽油杆扶正、加重、油管锚定、优化生产参数、定期旋转抽油杆及采用防砂技术等措施，这些防偏磨技术在现场应用取得了很好的效果，有效延长了抽油机井的免修周期。     

高含水有杆泵井注油式双通道防偏磨工艺

针对有杆泵井管杆的偏磨现状及现有技术存在的不足,研发了高含水有杆泵井注油式双通道防偏磨工艺。该工艺主要由地面注油系统、井口注油密封泵、井下动力抽油泵等构成。它可实现在高含水产出液条件下,在管杆之间制造一个油润滑、减缓偏磨的环境;利用空心抽油杆较大的抗弯模量和临界压载,增加了杆柱抗失稳的能力;并配套特种扶正器、减磨接箍、高效泵等进一步提高防偏磨效果,延长高效泵工作周期和检泵周期。现场应用表明,应用该工艺后抽油机载荷及液量、液面无较大变化,防偏磨效果突出,平均免修期提高1倍以上。     

螺杆泵井抽油杆柱扶正器安放位置设计方法

针对部分学者对抽油杆柱扶正器安放位置优化设计方法大多只考虑某一个影响因素而不能从根本上解决杆管偏磨问题的现状,从井眼曲率、抽油杆柱旋曲、扶正器与杆管柱的间隙、转动惯性等因素入手,采用材料力学中的挠曲线方程和有限元法对杆柱运动状态进行了分析,给出了抽油杆柱扶正器位置的设计方法,从理论上解决了杆管偏磨问题。     

管杆偏磨原因分析及防治对策

通过对腰英台油田25口抽油井管、杆偏磨状况调查,发现严重偏磨井数占88.0％,偏磨大多发生在 泵上800 m以内,抽油杆接箍比本体磨损严重。通过对造成直井管、杆偏磨的原因进行综合分析,制定了 防止、减轻偏磨的技术对策,主要有抽油杆扶正、加重、油管锚定、优化生产参数、定期旋转抽油杆及采用防 砂技术等措施,这些防偏磨技术在现场应用取得了很好的效果,有效延长了抽油机井的免修周期。     

有杆泵抽油井防偏磨及腐蚀技术研究应用

对文留油田有杆泵井在生产过程中杆管发生偏磨和腐蚀的机理进行了分析，认为井斜是造成杆管偏磨的主要原因，而管柱因各种因素引起的弯曲造成的杆管偏磨也不容忽视；油井产出液的富含矿物质、CO2、H2S腐蚀性气体、H^ 、Cl^-及细菌等腐蚀介质，使杆管产生腐蚀。杆管的偏磨与腐蚀相互作用、又形成了更大的破坏性。介绍了防偏磨、防腐蚀技术以及治理方法和效果。     

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。