專利名稱：一種定向井抽油桿柱扶正器位置設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田采油技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供一種定向井抽油桿柱扶正器位置設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
抽油桿柱是有桿泵采油系統(tǒng)的核心裝備之一，具有超細(xì)長比結(jié)構(gòu)，由于定向井井眼軌跡的復(fù)雜性，抽油桿柱在井下往復(fù)運動過程中，受井眼軌跡約束，并且在不對稱循環(huán)載荷的作用下易與油管發(fā)生偏磨，從而造成抽油桿柱的斷脫或失效。抽油桿柱的偏磨斷脫事故會嚴(yán)重影響原油生產(chǎn)，增加開采費用，提高原油成本。目前油田大都采用加扶正器、防偏磨接箍和固定等間距注塑桿的方式來防止偏磨。這些方法雖然取得了一定效果，但仍然無法徹底解決偏磨問題。究其原因，由于目前的抽油桿柱扶正器位置設(shè)計大都采用等間距分布的方式，這樣由于扶正器的使用數(shù)量和位置固定，一方面可能無法保證抽油桿柱與油管局部接觸狀態(tài)得以改善，另一方面在非接觸位置安裝扶正器會造成資源的浪費，更會增加抽油系統(tǒng)運行的阻力。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種抽油桿柱扶正器位置設(shè)計方法，其特征是根據(jù)抽油桿柱的空間構(gòu)形來確定扶正器的位置，也即根據(jù)可能的抽油桿一油管接觸點來確定扶正器位置。這種方法可以最大限度地防止抽油桿柱偏磨可能性，又達(dá)到節(jié)省居中器或扶正器個數(shù)，減少摩阻和重量的目的。其對減少桿體與油管摩擦、減少注塑扶正器的用量、延長抽油桿柱和油管使用周期、降低作業(yè)成本具有十分重要的意義。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種定向井抽油桿柱扶正器位置設(shè)計方法，其根據(jù)抽油桿柱地面示功圖和井眼軌跡的三維特征，在確定抽油桿柱三維空間構(gòu)形的基礎(chǔ)上確定扶正器安裝位置，使抽油桿柱本體或接箍不與油管接觸而發(fā)生偏磨。這種方法的核心可以歸納為以下三點
1)采用有限元節(jié)點迭代方法計算抽油桿柱在井眼中的三維空間構(gòu)形，并以接觸點位置作為扶正器位置；
2)基于實際的定向井三維井眼軌跡和實測抽油桿柱地面示功圖(載荷-位移曲線)；
3)上述抽油桿柱由目前油田使用的標(biāo)準(zhǔn)抽油桿組成，上述扶正器為任何一種油田目前使用的扶正器。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下突出的優(yōu)點
本發(fā)明根據(jù)實際可能的接觸點位置來確定扶正器安裝位置，其可以消除所有的可能發(fā)生的抽油桿柱本體或接箍偏磨。本方法不僅適合于受壓桿柱，而且適合于受拉桿柱。其對減少桿體與油管摩擦、減少注塑扶正器的用量、延長抽油桿柱和油管使用周期、降低作業(yè)成本具有十分重要的意義。


圖1是井眼軌跡三維圖2是地面示功圖(載荷-位移曲線)； 圖3是無扶正器抽油桿柱在油管中的接觸位置投影圖4是4時刻無扶正器抽油桿柱在井眼中的三維變形圖5是^時刻無扶正器抽油桿柱在井眼中的三維變形圖6按本方法設(shè)計位置安裝扶正器的抽油桿柱變形投影圖7按本方法設(shè)計位置安裝扶正器的抽油桿柱在^時刻的三維變形圖8按本方法設(shè)計位置安裝扶正器的抽油桿柱在^時刻的三維變形圖。上面涉及的^時刻為抽油桿柱受頂端最大拉力作用時刻，h時刻為抽油桿柱受頂端最小拉力時刻。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。一種定向井抽油桿柱扶正器位置設(shè)計方法，其根據(jù)抽油桿柱地面示功圖(載荷-位移曲線)和井眼軌跡的三維特征，在確定抽油桿柱三維空間構(gòu)形的基礎(chǔ)上確定扶正器安裝位置，使抽油桿柱本體或接箍不與油管接觸而產(chǎn)生偏磨。所述抽油桿柱由目前油田使用的標(biāo)準(zhǔn)抽油桿組成，所述扶正器為任何一種油田目前使用的扶正器。本發(fā)明的原理如下
利用基于實際井眼軌跡的抽油桿柱動力學(xué)模型進行抽油桿柱動態(tài)載荷特征分析，計算抽油桿柱各個位置的軸力，利用有限元節(jié)點迭代方法進行抽油桿柱三維空間構(gòu)形計算，找出可能的接觸位置，并將其作為扶正器的安裝位置。本發(fā)明所采用的抽油桿柱力學(xué)模型如下 抽油桿柱的有限元動力學(xué)方程為
權(quán)利要求
1.一種定向井抽油桿柱扶正器位置設(shè)計方法，其特征在于，根據(jù)抽油桿柱地面示功圖和井眼軌跡的三維特征，在確定抽油桿柱在井眼中的三維空間構(gòu)形的基礎(chǔ)上確定扶正器安裝位置，使抽油桿柱本體或接箍不與油管接觸而發(fā)生偏磨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定向井抽油桿柱扶正器位置設(shè)計方法，其特征在于，所述抽油桿柱在井眼中的三維空間構(gòu)形由一種有限元節(jié)點迭代方法計算，并以接觸點位置作為扶正器位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定向井抽油桿柱扶正器位置設(shè)計方法，其特征在于，所述井眼軌跡的三維特征基于實際的定向井三維井眼軌跡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定向井抽油桿柱扶正器位置設(shè)計方法，其特征在于，所述抽油桿柱地面示功圖基于實測的抽油桿柱地面示功圖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定向井抽油桿柱扶正器位置設(shè)計方法，其特征在于，所述抽油桿柱由目前油田使用的標(biāo)準(zhǔn)抽油桿組成，所述扶正器為任何一種油田目前使用的扶正器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種定向井抽油桿柱扶正器位置設(shè)計方法，其根據(jù)抽油桿柱地面示功圖和井眼軌跡的三維特征，在確定抽油桿柱三維空間構(gòu)形的基礎(chǔ)上確定扶正器安裝位置，使抽油桿柱本體或接箍不與油管接觸而發(fā)生偏磨。采用有限元節(jié)點迭代方法計算抽油桿柱在井眼中的三維空間構(gòu)形，并以接觸點位置作為扶正器位置；基于實際的定向井三維井眼軌跡和實測抽油桿柱地面示功圖；本發(fā)明根據(jù)實際可能的接觸點位置來確定扶正器安裝位置，可以消除所有的可能發(fā)生的抽油桿柱本體或接箍偏磨。本方法不僅適合于受壓桿柱，而且適合于受拉桿柱。其對減少桿體與油管摩擦、減少注塑扶正器的用量、延長抽油桿柱和油管使用周期、降低作業(yè)成本具有十分重要的意義。
文檔編號E21B17/10GK102235155SQ201110196790
公開日2011年11月9日 申請日期2011年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月14日
發(fā)明者狄勤豐, 王文昌, 王明杰, 胡以寶 申請人:上海大學(xué)