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、管理維修簡便、適應(yīng)范圍廣等優(yōu)點，所 以在我國各個油田一直都占據(jù)著主導(dǎo)地位。在有桿泵抽油過程中，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。針對有桿抽油存在的管桿偏磨問題，國內(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)計軟件考慮了 井眼軌跡的三維特征，但在邊界條件及設(shè)計方法上還存在很大不足，停留在 理論建模、理論計算上，只有地面示功圖和抽油機運動軌跡作為邊界條件， 缺少井下實際測試數(shù)據(jù)，很難將井下各種復(fù)雜的影響因素計算清楚，尤其是 在防偏磨工具與軟件的結(jié)合上存在不足，實際應(yīng)用出入較大。現(xiàn)場應(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而提供了一套能夠?qū)崿F(xiàn)抽油桿柱井下 實際受力的檢測、抽油桿力學(xué)參數(shù)計算、整個抽油桿柱的應(yīng)力和載荷分析、偏磨位置預(yù)測、防偏磨工藝方法。為了實現(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、從抽油桿運動軌跡研究出發(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、 將井下儲存式抽油桿力學(xué)檢測裝置與抽油桿一道下入井中，檢測實際 井況條件下抽油桿不同位置的實際軸向力、扭矩、井液壓力、溫度、加速度 與時間參數(shù)，并根據(jù)實測參數(shù)得到井下抽油桿不同位置的實測示功圖；3、 利用井下抽油桿的實際受力數(shù)據(jù)，結(jié)合實測示功圖，給三維抽油桿力 學(xué)分析軟件提供必要的邊界條件，通過三維抽油桿力學(xué)分析軟件的逐級、逐 點進(jìn)行擬合、修正，使得理論模型和實測模型趨于一致，根據(jù)實際井況條件 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)明采用理論和實測相結(jié)合的方法，建立了一套比較貼近生產(chǎn)實際的 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，同時在偏磨位置增加防偏磨接箍或防磨墊圈， 達(dá)到使整個抽油桿柱的各級均能良好工作，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)明可實現(xiàn)抽油桿柱井下實際受力的檢測、抽油桿 力學(xué)參數(shù)計算、整個抽油桿柱的應(yīng)力和載荷分析、偏磨位置預(yù)測以及防偏磨 方案；為優(yōu)化機桿泵組合，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性、實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、從抽油桿運動軌跡研究出發(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)動力學(xué)模型和數(shù)值模型為理論模型，主要通過其后測的實際數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和修正。2、 將井下儲存式抽油桿力學(xué)檢測裝置與抽油桿一道下入井中，檢測實際 井況條件下抽油桿不同位置的實際軸向力、扭矩、井液壓力、溫度、加速度 與時間參數(shù)，并根據(jù)實測參數(shù)得到井下抽油桿不同位置的實測示功圖；3、 利用井下抽油桿的實測參數(shù)，結(jié)合實測示功圖，給三維抽油桿力學(xué)分 析軟件提供必要的邊界條件，通過三維抽油桿力學(xué)分析軟件的逐級、逐點進(jìn) 行擬合、修正步驟1中得到的系統(tǒng)動力學(xué)模型和數(shù)值模型，使得理論模型和 實測數(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，同時采用空心傳重式加重桿、防偏磨接箍、防磨墊圈來減少桿柱的偏 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、從抽油桿運動軌跡研究出發(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)將井下儲存式抽油桿力學(xué)檢測裝置與抽油桿一道下入井中，檢測實際井況條件下抽油桿不同位置的實際軸向力、扭矩、井液壓力、溫度、加速度與時間參數(shù)，并根據(jù)實測參數(shù)得到井下抽油桿不同位置的實測示功圖；3)利用井下抽油桿的實際受力數(shù)據(jù)，結(jié)合實測示功圖，給三維抽油桿力學(xué)分析軟件提供必要的邊界條件，通過三維抽油桿力學(xué)分析軟件的逐級、逐點進(jìn)行擬合、修正，使得理論模型和實測數(shù)據(jù)趨于一致，根據(jù)實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、抽油桿運動軌跡研究出發(fā)，建立三維井眼中抽油桿力學(xué)理論模型；通過實測抽油桿柱某點的拉、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，通過三維抽油桿力學(xué)分析軟件得到實際井況條件下的桿柱力學(xué)分析參數(shù)、各級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減少桿柱的偏磨點和提高偏磨點的耐磨性。本發(fā)明通過建立貼近生產(chǎn)實際的力學(xué)模型，為優(yōu)化機桿泵組合，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性、實效性的抽油桿柱綜合防偏磨設(shè)計方法。
文檔編號E21B17/10GK101397898SQ200810196099
公開日2009年4月1日 申請日期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 申請人:中國石油化工股份有限公司江蘇油田分公司