稠油井抽油杆柱粘滞摩擦载荷计算分析

随着有杆抽油机在稠油井的应用越来越广泛,抽油杆的粘滞摩擦载荷问题日益显著。目前通常采用等效阻尼系数来计算杆柱的粘滞摩擦载荷,但无法准确反映粘滞摩擦载荷的变化情况,造成抽油机设计不够合理,效率不高等问题。文章以油管内稠油作为研究对象,建立了管内液体的动力学方程,求解出管内液体的速度分布。并以此为基础,结合牛顿内摩擦定律,形成了稠油井抽油杆柱粘滞摩擦载荷的计算方法。以胜利油田某稠油井为例,开展了抽油杆柱粘滞摩擦载荷计算分析,求解出了该井在一个运动周期内抽油杆粘滞摩擦载荷的变化情况。通过敏感性分析得出：在上冲程,增大抽油杆直径和油管直径或减少柱塞直径均会使杆柱的粘滞摩擦载荷变大;在下冲程,增大油管直径或减少抽油杆直径均会使杆柱的粘滞摩擦载荷变小,但柱塞直径的变化对杆柱的粘滞摩擦载荷没影响。研究结果对稠油井抽油机的设计以及抽油杆的选择提供了一定的理论依据。     

一种计算深井泵柱塞冲程的新方法

冲程损失是影响泵效的一个重要因素 ,计算泵效时 ,常规的方法只考虑由静载荷和最大惯性载荷引起的冲程损失 ,而没有考虑振动载荷对冲程损失的影响。在对悬点运动规律分析的基础上 ,提出了一种计算抽油杆柱振动位移及考虑抽油杆柱上加速度分布后惯性载荷引起的附加柱塞冲程的方法。实例计算结果表明 ,计算所得的附加柱塞冲程是不可忽略的 ,在对有杆泵井参数优化设计及有杆泵井的诊断分析时 ,可以采用该方法。这种新的计算方法有助于提高抽油机井工况诊断的准确率及参数优化设计的精确度     

一种计算深井泵柱塞冲程的新方法

冲程损失是影响泵效的一个重要因素,计算泵效时,常规的方法只考虑由静载荷和最大惯性载荷引起的冲程损失,而没有考虑振动载荷对冲程损失的影响。在对悬点运动规律分析的基础上,提出了一种计算抽油杆柱振动位移及考虑抽油杆柱上加速度分布后惯性载荷引起的附加柱塞冲程的方法。实例计算结果表明,计算所得的附加柱塞冲程是不可忽略的,在对有杆泵井参数优化设计及有杆泵井的诊断分析时,可以采用该方法。这种新的计算方法有助于提高抽油机井工况诊断的准确率及参数优化设计的精确度。     

稠油井闭式热流体循环井筒温场计算与抽油杆柱设计

采用数值解法求解稠油井闭式热流体循环井筒温场.提出了改善循环效果的措施.采用节点分析法计算抽油杆柱内的应力分布,根据抽油机、杆工作条件评价热流体循环井筒降粘效果,提出了稠油井抽油杆柱设计步骤,对几种常用抽油杆柱设计方法进行了评价.     

同井注采泵抽系统抽油杆柱纵向振动与悬点示功图仿真模型

由于同井注采泵抽系统抽油杆柱受到双泵柱塞载荷的共同作用,现有的抽油杆柱单泵力学模型不能用于同井注采双泵力学模型的研究,需要在抽油杆柱单泵力学模型的基础上进一步改进和完善。鉴于此,综合考虑柱塞的运动规律、泵筒内流体的可压缩性及泵筒内气体等因素的影响,建立了抽油泵柱塞载荷仿真模型。基于同井注采系统双柱塞载荷作用下的抽油杆柱工作原理,建立了双柱塞载荷作用下的抽油杆柱纵向振动仿真模型。仿真结果表明:仿真悬点最大载荷与实测悬点最大载荷误差仅为2.35%,验证了计算模型的正确性,而且悬点最大载荷随着气油比R_(GO)的增大而减小,悬点最小载荷随着气油比R_(GO)的增大而增大。     

抽油杆柱下部失稳分析与加重杆设计方法

在有杆泵抽油过程中,抽油杆柱下行过程中受到阻力。在其下部自重不能抵消阻力,处于受压状态。当压力增大到一定程度时,抽油杆发生弯曲变形,这种弯曲变形在油管内径的约束下,呈螺旋状。杆柱失稳弯曲至少有三方面的危害：①增大冲程损失,降低泵效;②增加超应力破坏的机会;③增大杆管间的磨损,容易造成抽油杆断脱和油管漏失。     

稠油井变阻尼系数的计算方法

针对机抽开采稠油井,同一级抽油杆沿井深温度变化明显,导致其不同井深位置处阻尼力发生较大的变化。应用常规的平均阻尼系数的计算方法会产生较大误差。为此提出了变阻尼系数的计算方法,并建立了井筒温度分布数学模型、回归黏温关系曲线,得到黏度分布规律。最终得出变阻尼系数随测深的变化规律。以红山嘴油田红003井稠油区提供的稠油定向井数据为例,采用变阻尼系数计算方法预测悬点载荷,并在不同井口温度条件下对阻尼系数进行敏感性分析,总结得到阻尼系数随测深的变化规律。考虑稠油井黏温关系的特殊性,提出的变阻尼系数计算方法,减小了现场抽油机悬点载荷的预测误差。     

定向井有杆抽油泵系统诊断模型的建立

考虑井眼轨迹的井斜角、方位角、油液等对杆柱抽汲运动的影响,从定向井的多级混合杆抽油杆柱上选取微元体,对该微元体做动力学分析.建立反映抽油杆柱动态变化的波动方程,作为有杆抽油泵系统故障诊断的初始动力学模型.对整个杆柱采用变步长取样和多级杆柱的分界面处特殊处理,利用有限差分法求解偏微分方程,得到杆柱上分界面处和均质段任意位置处的位移表达式.确定初始条件和边界条件,经差分和迭代计算获得抽油泵柱塞位移表达式和载荷表达式,完成最终的建模.以油田提供的4口油井的相关数据为例,代入诊断模型得到了泵功图并对其进行故障诊断.结果表明:定向井有杆抽油泵系统诊断模型的建模方法是正确可行的,数学模型应用可靠,能够支持基于知识和基于数据分析的故障诊断方法.     

节能高效抽油泵技术探讨

常规有杆抽油泵在油田生产中存在抽油杆偏磨现象严重,泵承受载荷较大,造成抽油机系统能耗较高,为此,探讨一种节能高效抽油泵技术,充分利用液压反馈原理,可以大大减缓抽油杆偏磨现象,减少摩擦所消耗的能量,同时能够降低下冲程阻力和上冲程载荷,从而实现节能高效抽油的目的,具有较好的应用前景。     

加装减载器的抽油系统杆柱设计及节能分析

减载器可通过液压反馈力降低抽油机驴头悬点载荷和抽油杆应力,实现节能采油和小泵深抽。根据静等强度设计准则,对抽油杆杆柱设计线性方程进行改进,使抽油杆杆柱组合的设计计算更加合理,进一步降低悬点载荷,提高抽油杆及地面设备的使用寿命,节约生产成本。     

用玻璃钢抽油杆改善大泵强采抽油系统的工况

以混合杆柱波动方程的求解为手段,分析玻璃钢抽油杆用于大泵强采抽油系统的载荷情况,讨论这类杆柱对油井产量、悬点载荷、杆柱载荷、减速箱扭矩、光杆马力以及水马力的影响,提出用混合杆柱组合可以较好的解决大泵强采中悬点载荷和曲柄扭矩超载的问题．同时,专门对混合杆柱的超行程进行了讨论,指出该杆柱组合选择得当则能发挥玻璃钢抽油杆产生超行程的长处,克服杆柱变形引起的冲程损失,确保油井产液量．还给出了一种与波动方程差分格式具有同级精度的泵处边界条件差分格式．     

抽油机悬点最小载荷计算偏差对抽油杆柱受力状况评价的影响

抽油杆承受交变载荷 ,而交变载荷往往造成材料的疲劳损坏 ,杆柱的疲劳寿命与变载循环次数和变载幅度直接相关。因此 ,同一变载循环中最大及最小载荷的计算结果正确与否对杆柱疲劳分析有很大影响。对几种常用的载荷计算方法 ,包括 :考虑液柱惯性力的KemlerEmory方法 ,未考虑液柱惯性力的Mills方法 ,APIRP 1 1L中的推荐作法和考虑抽油杆自由纵振产生振动载荷的算法等进行分析发现 ,各种方法对最小载荷的计算结果偏差过大 ,这会对抽油杆柱的力学分析造成影响。根据载荷计算结果进一步探讨了抽油杆柱疲劳极限问题。     

抽油机悬点最小载荷计算偏差对抽油杆柱受力状况评价的影响

抽油杆承受交变载荷,而交变载荷往往造成材料的疲劳损坏,杆柱的疲劳寿命与变载循环次数和变载幅度直接相关。因此,同一变载循环中最大及最小载荷的计算结果正确与否对杆柱疲劳分析有很大影响。对几种常用的载荷计算方法,包括：考虑液柱惯性力的Kemler Emory方法,未考虑液柱惯性力的Mills方法,API RP 11L中的推荐作法和考虑抽油杆自由纵振产生振动载荷的算法等进行分析限发现,各种方法对最小载荷的计算结果偏差过大,这会对抽油杆柱的力学分析赞成影响。根据载荷计算结果进一步探讨了抽油杆柱疲劳极限问题。     

液压抽油机动态特性分析

应用机械振动理论,对液压抽油机的动态特性进行了分析。结果表明,液压抽油机在准匀速悬点运动条件下,抽油泵的运动由两部分组成一是随悬点一起的刚体运动,二是由于悬点支撑位移激发的振动响应,其振动频率为系统的固有频率。适当调整系统参数,抽油泵将出现超冲程现象,这对于提高采油效率将是有益的。在准匀速悬点位移作用下,将引起抽油杆柱的振动,导致杆柱中的动应力。杆柱中的最大振动位移随深度增加量值逐渐增大,最大动应力随深度增加而逐渐减小。最大动应力随深度不是线性变化的,而是为二次函数关系。     

抽油井计算机诊断技术及其应用

抽油井计算机诊断技术是以波动方程为基础,分析抽油井问题的数学方法。首先根据测得的光杆载荷及位移,计算出每级抽油杆柱顶部及抽油泵柱塞上的载荷和位移,并绘出相应的井下示功图,然后,根据地面及井下示功图分析抽油系统的工况。全部计算和分析工作都由计算机完成。本文介绍了诊断技术的基本原理及其应用,并提出了根据液体粘度、抽油杆和油管直径以及抽汲参数计算粘滞阻尼系数的新方法。     

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.     

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。     

稠油变阻尼系数的计算方法

针对机抽开采稠油井,同一级抽油杆沿井深温度变化明显,导致其不同井深位置处阻尼力发生较大的变化,应用常规的平均阻尼系数的计算方法会产生较大误差,为此本文提出了变阻尼系数的计算方法,并建立了井筒温度分布数学模型、回归粘温关系曲线得到粘度分布规律,最终得出变阻尼系数随测深的变化规律,以红山嘴油田红003井稠油区提供的稠油定向井数据为例,采用变阻尼系数计算方法预测悬点载荷,并在不同井口温度条件下对阻尼系数进行敏感性分析,总结得到阻尼系数随测深的变化规律。考虑稠油井粘温关系的特殊性,本文提出的变阻尼系数计算方法,减小了现场抽油机悬点载荷的预测误差。     

一种长冲程抽油机

该实用新型属于采油工程技术领域,尤其涉及一种长冲程抽油机。它是为了解决传统抽油机"空抽"现象造成吨液能耗增加,提捞抽油机漏失大的情况而设计的,它由电力控制柜1、滚筒减速器(2)、电机(3)、底座(4)、滚筒座(5)、天轮架(6)、天轮(7)、钢丝绳(8)、井口(9)、套管(10)、油管(11)、抽油杆(12)、长冲程抽油泵柱塞(13)及长冲程抽油泵泵筒(14)组成;其中底座(4)由螺栓连接在井口(9)的地基上,滚筒减速器(2)上缠绕钢丝绳(8),钢丝绳(8)通过井口(9)与抽油杆(12)连接,它具有塔架受力合理、结构紧凑、提高开采效率等优点。     

应用液力反馈泵的稠油井加重杆杆径设计

基于液力反馈泵在稠油油藏开采过程中的普遍应用,其受力计算有别于常规柱塞泵,因此对于加重杆的设计提出新的要求。另外,稠油特别是超稠油在开采过程中,井筒液体黏度大,导致杆柱下行困难,容易出现杆阻的现象。目前采用Φ38mm加重杆,并没有有效缓解这一问题,反而导致抽油机悬点载荷过大。以泵端阻力分析为基础,从加重杆尺寸的约束条件及加重杆加重效果最优两个基本点出发,提出了稠油加重杆杆径设计的一种新方法。在节约材料投资、降低能耗、减少杆柱故障方面,有望取得良好的经济效益,有试验推广的价值。