專利名稱：一種有桿抽油井防偏磨的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田有桿泵采油領(lǐng)域，特別涉及有桿抽油井防偏磨的設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
有桿抽油舉升方式具有成本低、管理維修簡(jiǎn)便、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，所 以在我國(guó)各個(gè)油田一直都占據(jù)著主導(dǎo)地位。在有桿泵抽油過(guò)程中，抽油桿與 油管容易發(fā)生偏磨現(xiàn)象，特別是在定向斜井與特殊結(jié)構(gòu)井等一些井眼軌跡比 較復(fù)雜的油井中管桿偏磨現(xiàn)象更加嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)抽油桿磨斷和油管磨穿的 情況， 一方面引起油井檢泵作業(yè)費(fèi)用的升高；另一方面影響油井的正常生產(chǎn)、 造成產(chǎn)量損失。針對(duì)有桿抽油存在的管桿偏磨問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外科研工作者做了大量的研究 工作，在防偏磨工藝方面從加重拉直、扶正減阻、桿柱優(yōu)化等多方面著手， 形成了一系列防偏磨工藝和工具。在抽油桿柱的力學(xué)分析的理論研究方面也 取得了一些進(jìn)展。提出了抽油桿在三維井筒空間中形態(tài)描述和動(dòng)力學(xué)分析的 一系列數(shù)學(xué)模型和理論分析方法。盡管大部分有桿系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件考慮了 井眼軌跡的三維特征，但在邊界條件及設(shè)計(jì)方法上還存在很大不足，停留在 理論建模、理論計(jì)算上，只有地面示功圖和抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡作為邊界條件， 缺少井下實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)，很難將井下各種復(fù)雜的影響因素計(jì)算清楚，尤其是 在防偏磨工具與軟件的結(jié)合上存在不足，實(shí)際應(yīng)用出入較大?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中， 因偏磨而造成的檢泵作業(yè)井居高不下。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服上述缺點(diǎn)而提供了一套能夠?qū)崿F(xiàn)抽油桿柱井下 實(shí)際受力的檢測(cè)、抽油桿力學(xué)參數(shù)計(jì)算、整個(gè)抽油桿柱的應(yīng)力和載荷分析、偏磨位置預(yù)測(cè)、防偏磨工藝方法。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案包括如下步驟1 、根據(jù)油井的井斜角、方位角和井深，得到三維井眼軌跡的數(shù)據(jù)，基于三維井眼軌跡、從抽油桿運(yùn)動(dòng)軌跡研究出發(fā)，應(yīng)用微元矢量法，建立了三維井眼空間中抽油桿系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型和數(shù)值模型，并編制了相應(yīng)軟件；2、 將井下儲(chǔ)存式抽油桿力學(xué)檢測(cè)裝置與抽油桿一道下入井中，檢測(cè)實(shí)際 井況條件下抽油桿不同位置的實(shí)際軸向力、扭矩、井液壓力、溫度、加速度 與時(shí)間參數(shù)，并根據(jù)實(shí)測(cè)參數(shù)得到井下抽油桿不同位置的實(shí)測(cè)示功圖；3、 利用井下抽油桿的實(shí)際受力數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)測(cè)示功圖，給三維抽油桿力 學(xué)分析軟件提供必要的邊界條件，通過(guò)三維抽油桿力學(xué)分析軟件的逐級(jí)、逐 點(diǎn)進(jìn)行擬合、修正，使得理論模型和實(shí)測(cè)模型趨于一致，根據(jù)實(shí)際井況條件 下的井下不同位置的桿柱力學(xué)分析，得到各級(jí)抽油桿的受力狀況和桿柱偏磨 情況；4、 根據(jù)上述步驟得到的桿柱受力狀況和偏磨情況，采用空心傳重式加重 桿、防偏磨接箍、防磨墊圈來(lái)減少管桿的偏磨和提高管桿的壽命。本發(fā)明采用理論和實(shí)測(cè)相結(jié)合的方法，建立了一套比較貼近生產(chǎn)實(shí)際的 力學(xué)分析模型，得到井下不同位置的抽油桿的受力和偏磨情況，并根據(jù)分析 結(jié)果進(jìn)行抽油桿柱優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)在偏磨位置增加防偏磨接箍或防磨墊圈， 達(dá)到使整個(gè)抽油桿柱的各級(jí)均能良好工作，減少因偏磨而造成的維修作業(yè)次 數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)抽油桿柱井下實(shí)際受力的檢測(cè)、抽油桿 力學(xué)參數(shù)計(jì)算、整個(gè)抽油桿柱的應(yīng)力和載荷分析、偏磨位置預(yù)測(cè)以及防偏磨 方案；為優(yōu)化機(jī)桿泵組合，抽油桿偏磨斷脫的防治和油井診斷提供技術(shù)支持， 并形成的一套具有針對(duì)性、實(shí)效性的抽油桿柱綜合防偏磨方案，為有桿抽油 井的正常生產(chǎn)提供了有力保障。
具體實(shí)施方式
為減少有桿抽油井的偏磨，可采用如下步驟1，根據(jù)井斜、方位角和井深，得到三維井眼軌跡的數(shù)據(jù)，基于三維井眼 軌跡、從抽油桿運(yùn)動(dòng)軌跡研究出發(fā)，應(yīng)用微元矢量法，建立了三維井眼空間 中抽油桿系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型和數(shù)值模型，并編制了相應(yīng)軟件；該系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型和數(shù)值模型為理論模型，主要通過(guò)其后測(cè)的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和修正。2、 將井下儲(chǔ)存式抽油桿力學(xué)檢測(cè)裝置與抽油桿一道下入井中，檢測(cè)實(shí)際 井況條件下抽油桿不同位置的實(shí)際軸向力、扭矩、井液壓力、溫度、加速度 與時(shí)間參數(shù)，并根據(jù)實(shí)測(cè)參數(shù)得到井下抽油桿不同位置的實(shí)測(cè)示功圖；3、 利用井下抽油桿的實(shí)測(cè)參數(shù)，結(jié)合實(shí)測(cè)示功圖，給三維抽油桿力學(xué)分 析軟件提供必要的邊界條件，通過(guò)三維抽油桿力學(xué)分析軟件的逐級(jí)、逐點(diǎn)進(jìn) 行擬合、修正步驟1中得到的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型和數(shù)值模型，使得理論模型和 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)趨于一致，根據(jù)井下不同位置的桿柱力學(xué)分析參數(shù)，得到各級(jí)抽油 桿的受力狀況和桿柱偏磨情況；4、 根據(jù)上述步驟得到的桿柱受力狀況和偏磨情況，進(jìn)行抽油桿柱的優(yōu)化 設(shè)計(jì)，同時(shí)采用空心傳重式加重桿、防偏磨接箍、防磨墊圈來(lái)減少桿柱的偏 磨和提高管桿的使用壽命。上述步驟可減少抽油桿及油管的偏磨，減少維修次數(shù)，提高油井的檢泵 周期。
權(quán)利要求
1、一種有桿抽油井防偏磨的方法，包括如下步驟1)根據(jù)油井的井斜角、方位角和井深，得到三維井眼軌跡的數(shù)據(jù)，基于三維井眼軌跡、從抽油桿運(yùn)動(dòng)軌跡研究出發(fā)，應(yīng)用微元矢量法，建立了三維井眼空間中抽油桿系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型和數(shù)值模型，并編制了相應(yīng)軟件；2)將井下儲(chǔ)存式抽油桿力學(xué)檢測(cè)裝置與抽油桿一道下入井中，檢測(cè)實(shí)際井況條件下抽油桿不同位置的實(shí)際軸向力、扭矩、井液壓力、溫度、加速度與時(shí)間參數(shù)，并根據(jù)實(shí)測(cè)參數(shù)得到井下抽油桿不同位置的實(shí)測(cè)示功圖；3)利用井下抽油桿的實(shí)際受力數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)測(cè)示功圖，給三維抽油桿力學(xué)分析軟件提供必要的邊界條件，通過(guò)三維抽油桿力學(xué)分析軟件的逐級(jí)、逐點(diǎn)進(jìn)行擬合、修正，使得理論模型和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)趨于一致，根據(jù)實(shí)際井況條件下的井下不同位置的桿柱力學(xué)分析，得到各級(jí)抽油桿的受力狀況和桿柱偏磨情況；4)根據(jù)上述步驟得到的桿柱受力狀況和偏磨情況，采用空心傳重式加重桿、防偏磨接箍、防磨墊圈來(lái)減少管桿的偏磨和提高管桿的使用壽命。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了有桿泵采油技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一種有桿抽油井防偏磨的方法，其從三維井眼軌跡、抽油桿運(yùn)動(dòng)軌跡研究出發(fā)，建立三維井眼中抽油桿力學(xué)理論模型；通過(guò)實(shí)測(cè)抽油桿柱某點(diǎn)的拉、壓、扭、溫度以及加速度等參數(shù)，給三維抽油桿系統(tǒng)力學(xué)分析模型提供必要的邊界條件，通過(guò)三維抽油桿力學(xué)分析軟件得到實(shí)際井況條件下的桿柱力學(xué)分析參數(shù)、各級(jí)抽油桿的受力狀況和桿柱偏磨情況；然后采用空心內(nèi)置式加重桿、防偏磨接箍等防偏磨工藝來(lái)減少桿柱的偏磨點(diǎn)和提高偏磨點(diǎn)的耐磨性。本發(fā)明通過(guò)建立貼近生產(chǎn)實(shí)際的力學(xué)模型，為優(yōu)化機(jī)桿泵組合，抽油桿偏磨斷脫的防治和油井診斷提供技術(shù)支持，并形成的一套具有針對(duì)性、實(shí)效性的抽油桿柱綜合防偏磨設(shè)計(jì)方法。
文檔編號(hào)E21B17/10GK101397898SQ200810196099
公開(kāi)日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月16日
發(fā)明者劉松林, 徐貴春, 鋒 朱, 李漢周, 楊海濱, 馬建杰 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司江蘇油田分公司