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文檔簡(jiǎn)介
大慶石油學(xué)院石油工程分院主講人:曹廣勝教授抽油機(jī)井桿管偏磨機(jī)理及防治對(duì)策1包含的內(nèi)容(1)含水原油黏溫關(guān)系及流變特性測(cè)定;(2)井筒溫度分布計(jì)算;(3)建立井眼軌跡描述模型;(4)抽油桿管柱受力計(jì)算數(shù)學(xué)模型的建立;(5)桿管偏磨判定方法研究;(6)抽油桿柱偏磨域的確定;(7)防偏磨措施研究;(8)抽油桿柱偏磨仿真軟件編制。
2一、抽油機(jī)井桿管偏磨原因的理論分析1、抽油桿柱受力分析
上部受拉下部受壓}中和點(diǎn)2、影響偏磨程度的因素
偏磨程度{井身結(jié)構(gòu)桿管柱尺寸及組合井液水力參數(shù)原油物性生產(chǎn)參數(shù)3二、含水原油黏溫特性及流變性測(cè)定
對(duì)于井筒中的不同位置,混合流體的流動(dòng)速度,剪切速率和溫度各不相同,相應(yīng)的流體表觀黏度及水力摩阻亦不同。因此,需要測(cè)定不同溫度、不同含水率下原油的黏-溫特性及流變特性。1、原油黏溫特性測(cè)定圖1歡2-13-513井含水原油粘溫特性曲線圖2歡13-5114井含水原油粘溫特性曲線4圖3齊14-313井含水原油粘溫特性曲線圖4齊2-8-3110c含水原油粘溫特性曲線根據(jù)實(shí)驗(yàn)曲線判斷各個(gè)區(qū)塊的油樣黏溫特性規(guī)律相似,原油黏度隨溫度的升高遞減,隨含水率的升高黏度遞減。
52、含水原油流變特性測(cè)定
圖5溫度30℃時(shí)原油流變特性曲線圖6溫度40℃時(shí)原油流變特性曲線圖7溫度50℃時(shí)原油流變特性曲線歡2-13-513井不同溫度下原油流變特性曲線6圖8溫度60℃時(shí)原油流變特性曲線圖9溫度70℃時(shí)原油流變特性曲線歡2-13-513井不同溫度下原油流變特性曲線圖10
溫度80℃時(shí)原油流變特性曲線7三、抽油機(jī)井桿柱受力計(jì)算
1、井筒壓力梯度分布計(jì)算(3)應(yīng)用壓力梯度公式迭代求出井筒壓力分布(2)計(jì)算段、下的物性參數(shù)(1)計(jì)算段井筒間距的,82、載荷計(jì)算模型(1)靜載荷
上沖程:下沖程:,(2)動(dòng)載荷上沖程:
下沖程:
式中:Wr
—懸點(diǎn)上的桿柱重量
Wl
—柱塞上的液柱重量Wr′-抽油桿柱在液柱中的重量
Wdu
—懸點(diǎn)承受的慣性載荷9(3)摩擦載荷
扶正器與油管壁間摩擦力
下沖程桿柱與液柱間摩擦力
10抽油桿接箍在液體中的下行摩擦力
流體通過(guò)游動(dòng)閥的水力摩阻泵柱塞與襯套之間的摩擦力11(4)懸點(diǎn)最大與最小載荷
上、下沖程的懸點(diǎn)最大加速度:
上沖程:下沖程:
12四、抽油機(jī)井桿柱強(qiáng)度校核及偏磨判定
1、抽油桿柱的強(qiáng)度校核
(1)奧金格公式法
求出最小應(yīng)力和最大應(yīng)力:求出應(yīng)力變化的幅值:
求出折算應(yīng)力:
強(qiáng)度校核:
,13(2)古德曼方法求出最小應(yīng)力和最大應(yīng)力:求計(jì)算最大許用應(yīng)力:
強(qiáng)度校核:
抽油桿的使用系數(shù)使用介質(zhì)APID級(jí)桿APIC級(jí)桿無(wú)腐蝕性1.001.00礦化水0.900.65含硫化氫0.700.50抽油桿的使用系數(shù)142、桿柱偏磨失穩(wěn)的判定標(biāo)準(zhǔn)
(1)壓桿穩(wěn)定性的計(jì)算
偏磨判斷條件:臨界力和臨界應(yīng)力計(jì)算:
材料鋼木材鑄鐵1.8~3.02.5~3.54.5~5.5穩(wěn)定安全系數(shù)
15(2)提高壓桿穩(wěn)定性的措施提高壓桿的臨界力和臨界應(yīng)力
壓桿的臨界應(yīng)力圖
1)減小壓桿的支撐長(zhǎng)度
2)選擇合理的截面形狀3)改善桿端的約束情況可見(jiàn)壓桿的臨界應(yīng)力與材料力學(xué)性能和壓桿的柔度有關(guān),而柔度又綜合了壓桿的長(zhǎng)度、約束情況和橫截面的慣性半徑等影響因素。16五、防偏磨措施研究
1、桿柱下部使用加重桿設(shè)計(jì)
(1)加重系統(tǒng)的原理
(2)抽油桿柱中和點(diǎn)位置的確定
(3)需加重桿的重量為
圖5-1加重系統(tǒng)原理圖1—抽油桿;2—油管;3,6—加重砣;4—接箍;5—過(guò)度管;7—柱塞;8—泵筒172、抽油桿柱下部使用扶正器
圖5-2
抽油桿抽扶正器結(jié)構(gòu)示意圖18(2)垂直井扶正器的配置間距
1)受力分析
抽油桿柱受力分析
引起抽油桿柱彎曲的主要因素是
與
計(jì)算公式如下:
2)中和點(diǎn)確定
3)扶正器安裝位置與間距
(為整數(shù))
19(3)斜井抽油桿扶正器的配置間距
抽油桿柱和油管壁之間的徑向間隙δ為:
梁中點(diǎn)的最大撓度f(wàn)max
為:扶正器合理配置間距L1應(yīng)滿足:
1)按抽油桿柱彎曲變形確定的合理配置間距202)按井眼幾何尺寸確定的合理配置間距扶正器的合理配置間距應(yīng)取兩者之間的小值,即:
21軟件的研制及應(yīng)用實(shí)例
1、軟件封面
222、輸入井號(hào)及相應(yīng)參數(shù)后界面233、運(yùn)行軟件后界面244、計(jì)算偏磨仿真曲線后界面
255、采用加重桿扶正后界面266、采用扶正器扶正后界面27計(jì)算結(jié)果討論及偏磨原因分析
1、偏磨影響因素分析
(1)含水率對(duì)偏磨的影響
含水率對(duì)偏磨高度的影響(2)沖程對(duì)偏磨的影響
沖程對(duì)偏磨的影響
含水率%51020304050607080偏磨高度m51110.5256.1354.4480.8586.8431.2210.6187.2沖程
m4.83.22.5偏磨高度
m256.1142.9764.6928(3)沖次對(duì)偏磨的影響
沖次對(duì)偏磨的影響
(4)
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