稠油定向井加重杆及扶正器优化设计
浅层稠油火驱举升加重杆优化设计
新疆石油科技2018年第3期（第28卷）新疆石油科技2018年第3期（第28卷）①作者简介：工程师，2011-07毕业于西南石油大学油气田开发工程专业1前言新疆油田火驱稠油油藏由于井浅、原油黏度高，生产阶段抽油杆容易弯曲变形，影响正常工作[1]。
火驱生产时，具有间歇产液、产出气量大的特点，造成火驱产量下降，控制难度较大。
对抽油泵下抽油杆柱进行力学分析时，仅简单考虑液柱产生载荷、柱塞与泵筒摩擦力等，杆柱与液体间摩擦力分析[2、3]。
目前，用于稠油举升的液力反馈泵下行程力学分析仅局限于常规方法[4~7]，同时考虑油套环空压差形成的液力反馈力和泵沉没压力形成的阻力，目前未见相关报道。
因此，研究上述2种因素对抽油杆柱下行的影响，对稠油井加重杆优化设计具有实际意义。
根据调研情况，现有的加重杆计算方法存在一定的缺陷[8、9]。
如何根据液力反馈泵下行时悬点受力情况，对加重杆长度进行优化设计成为研究的难点。
2反馈泵下行力学分析由于液力反馈泵结构[10]与普通抽油泵的结构和原理存在较大差异，其技术特点也具有一定特殊性。
下行程时，柱塞形成液力反馈力，帮助抽油杆下行，提高泵效。
根据工程力学理论，下冲程抽油杆柱存在受阻压力和向下反馈动力，杆柱受力分析如图1所示。
图1抽油杆柱受力分析示意图2.1抽油杆柱下行程所受阻力液力反馈泵与抽油杆同时上下往复运动，综合考虑杆柱、液柱自身以及液柱与杆柱间的各种影响因素，抽油杆所受阻力包括自身受到的惯性力和液柱受到的惯性力，同时下行时存在油管与抽油杆之间的摩擦力、液柱与抽油杆之间摩擦力和油液通过进油阀的阻力。
这与常规抽油杆所受力情况相似，这里仅列出所需公式（1）~（5）即可。
李家燕①王如燕陈龙宋晓新疆油田公司工程技术研究院，834000新疆克拉玛依摘要在浅层稠油生产时原油黏度大，直接影响油井正常生产，也缩短了光杆寿命。
火驱生产具有油气比高等特点，目前采用液力反馈泵进行生产。
为解决火驱抽油杆偏磨、杆管打架等问题，在抽油杆下部增加加重杆。
应用液力反馈泵的稠油井加重杆杆径设计
应用液力反馈泵的稠油井加重杆杆径设计于会永;张传新;王志千;马建伟;刘从平【摘要】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.%Hydraulic feedback pump have been applied widely in heavy oil production. The stress calculation of this type pump is different from conventional plunger pump. So a new design method of heavy-duty Rods for this pump is needed. In additionally, In the process of super heavy oil production, the liquid viscosity is very great in well tubing, leading to the rod downward difficulties. The phenomenon of bar fighting occurred frequently,presently Φ38 mm diameter heavy rods is used, but this measure can't solve the problem effectively, leading to pumping unit polished rod load too large contrarily. A new design method is given for the heavy rod' s diameter, basing on pump end stress analysis, and considering on constraint of heavy rod diameter and the best aggravating effect If this method was used widely, it can create great benefit because of saveing material and electricity cost,and reducing rod string failure.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2012(012)018【总页数】3页(P4518-4520)【关键词】液力反馈泵;加重杆;临界载荷;下行力;安全设计区域【作者】于会永;张传新;王志千;马建伟;刘从平【作者单位】新疆油田公司勘探开发研究院,克拉玛依,834000;新疆油田公司勘探开发研究院,克拉玛依,834000;新疆油田公司采油一厂;新疆油田公司石西油田作业区,克拉玛依,834000;新疆油田公司勘探开发研究院,克拉玛依,834000【正文语种】中文【中图分类】TE933.2传统方法设计加重杆时，将泵端阻力视为需要增加加重杆的重量。
应用液力反馈泵的稠油井加重杆杆径设计
⑥
２ １ Ｓ ｉＴ ｃ． ｎｒ． ０２ ｃ ｅｈ Ｅ ｇｇ ．
应用液 力反馈 泵的稠油井加重杆 杆径设计
于会 永 张传新 王 志千 马建伟。 刘从 平
（ 新疆油 田公司勘探开发研究 院 ； 采油一厂 石西油 田作业 区 克拉玛依 ，３０
基 于液力反馈泵在稠 油油藏开采过程 中的普遍应用 ， 受力计算有别 于常规柱 塞泵 ， 其 因此 对于加 重杆 的设 计提 出新
的影 响很 大 。 目前现 场通 常应 用 中３ ｍ 加重 杆 出 ８ｍ
①当供 液充 足时 ， 力反 馈 泵泵 端 受力 可表 液
示为 ：
上 冲程 时 ： ｏ Ｐ ｐ＝Ｐ （）＋Ｆ 惯 ＋Ｆ 液 ＋ 一 液上 液 管 ／摩
Ｆ 顶 （） ／ 油 上 力上 一 ＿ 阀 进
（） １
（） ４
基 础 ， 同泵 型 泵 端 的受 力 计 算 方 法 也 有 所 不 同 。 不 其 中， 液力 反馈 泵 在下 冲 程 时 多 出一 个 液 柱 载 荷 作
用 在反 馈柱 塞 上 ， 加 抽 油 杆 的下 行力 。另 外 该 类 增 其中， 液击 载 荷 用 以下公 式进 行计 算 。
中图法分类 号
Ｔ ９ ３２ Ｅ３． ；
传 统方 法 设计 加 重 杆 时 ， 泵 端 阻力 视 为 需 要 将
但 此 时 由于 沉 没 度 很 低 ， 以忽 略 上 顶 力 的 作 用 。 可 所 以液力 反馈 泵泵 端受 力 主要 分 为两种 情 况 ：
增 加加 重杆 的重 量 。给 出杆 径 后 ， 即可 求 出所 需 加 重 杆 的长度 。该方 法 存 在 很 大 的局 限 性 ： 端 阻 力 泵 通 常用 泵 干摩 擦 和液 体 通 过 游 动 阀阻 力 来计 算 ， 忽 略 了供 液 不 足 或 采 用 液 力 反 馈 泵 时 受 力 的变 化 。 在 杆 径 的筛 选 上 缺 乏 有 力 的理 论 论 证 。忽 略 杆 体 本 身 受力 的分 析 ， 其 在 稠 油 开 采 过 程 中 ， 滞 力 尤 黏
扶正器钻具组合在定向井施工中的应用
钟摆钻 具组合 是为 了减 少井斜 角而设 计的一种 钻具组合 ， 通 过改变 钟摆力
的大小 来达 到防 斜 的 目的 。 对于一 定斜 度 的井 眼来说 ， 井斜 角是 一定 的 ， 因此增 大降 斜力 的主要 方法
程塑 料 、 碳 纤维 、 金属 式等 ， 不 同结 构和材 质 的扶正 器 ， 所适 用的 油井类 型 也不 尽相 同 其 中常 用 的扶正 器种 类有 螺旋 扶正 器 、 滚 子扶 正器 、 油 杆扶 正器 等 。 １ ． ２ 不 同扶 正器 的基 本用 途 。
１ ． ２ ． １抽油杆 扶 正器 。
是 增大 切点 以下 的钻 铤重 量 。
上偏 磨 的抽油 机井 和定 向斜井 ， 抽 油杆 中和 点 以下 ， 与抽油 杆体 上 的尼龙 扶正 器配 合 ， 防偏磨效 果更 佳。 利 用扶正 套的外 径大于 抽油杆 接箍外 径起扶 正作用 ｔ 利用扶 正套是 高强度 耐磨 材料 ， 与油管 接触使 扶正 体磨损 ， 而减少油 管 的磨 损 ，
三： 应用扶正器组合的注意事项．
３ ． １ 转盘钻 进轨 迹控 制 的几点要 求 ①每 次起 钻要 测量 扶正 器 外经 ， 尺 寸大 的换 在 下边 。 ②对扶 正器 磨损 大的 井段 ， 要 加强井 斜 、 方位 监测 ， 增 降斜率 变化 过大 时 ， 需 要起 钻 ， 检查 扶 正器磨 损 情况 。
③更 换钻具 组合 后或钻 具组 合不 变 ， 但更 换了扶 正器 后都应 加 强井斜 、 方
位 监测 。
可 以允许 管 柱旋 转 。 在环 空 注水 泥 可 以通 过旋 转套 管 来提 高 注水 泥的 顶替 效
定向井防偏磨用扶正器下入位置的确定
一84 —石油机械CHINA PETROLELM MACHINERY 2016 年第44 卷第9 期◄油气田开发工程►定向井防偏磨用扶正器下入位置的确定付亚荣(中国石油华北油田第五采油厂）摘要：在扶正器设计时，为纠正将抽油杆接箍以及扶正器假定为等截面积直杆的偏见，依据 带有扶正器的抽油杆柱在油管内上、下冲程时产生“风洞”及“活塞”效应的特点，按抽油杆柱 受力状况和井眼尺寸分别确定扶正器的间距，应用直接搜索迭代法求解后取其最小值为扶正器下 入位置；同时在油井每次检泵作业时，根据现场抽油杆和油管实际磨损情况进行修正。
该方法在 现场1 000余口定向油井应用后，油井检泵周期平均延长518 d并正在延续。
提出的扶正器下入位 置的确定方法为国内其他油田提供了技术借鉴。
关键词：定向井；偏磨；扶正器；直接搜索迭代法中图分类号：TE931文献标识码：入如：10.16082/】.（:吐[^吼.100卜4578.2016.09.019 Running-in Position Determination of Centralizer forAnti-eccentric Wearing of Directional WellFu Yarong(N o. 5 OH P r o d u c tio n P la n t o f P e tr o C h in a H u a b ei O ilfie ld C o m p a n y)Abstract ：In the design ol centralizer,it is usually assumed that the sucker rod coupling and the centralizer to be straight bars with equivalent cross-sectional areas.This is a bias that should be corrected.Based on the feature that sucker rod string with centralizers travels up and down inside the tubing resulting in“wind tunnel”and “piston”effect,interval of centralizers is decided separately according to the stress status of sucker rod string and hole sizes,and the minimum value computed by direct search iteration method is regarded as the centralizer running-in position.Meanwhile,correction is made according to actual wearing conditions of sucker rod and tubing on the site every time when carrying out pump inspection in oil well.After applying this method to more than 1 000 directional wells on the site,pump inspection cycles of oil wells are extended to 518 d on average,and the cycles are continuing.This determination method of centralizer running-in position provides a technical reference for other oilfields at home.Key words：directional well;eccentric wear；centralizer；direct search iteration method0引百近年来，定向井在世界各地油气田开发中得到 了迅速发展。
定向井抽油杆柱优化设计研究
为 了降低 油 田开发 投 资 ， 在外 围油 田开发 的 过程 中， 我们 采用 了 以定 向井 为主 的一 直 多斜 开发 建 设方 式 ， 向井 的 比例 将 越 来越 高 ， 向井 中存 在 的 管杆 定 定 偏磨、 检泵 周 期 短 、 耗高 等 问题 将 越 来 越 突 出 。 因 能 此， 我们 从 定 向 井抽 油 杆柱 受 力 分 析 人 手 ， 进行 抽 油
盯 定
扶正 器 ， 主要是 根据 连续 测斜 数 据 表 ， 造 斜段 、 斜 在 降
段 以及井 斜角 、 方位 角 变化 较 大井 段相 应 位置 除每 根
且 盯 Ｐ ，定
．
抽 油杆 的最 大许 用应 力为 ：
杆加 一个 接 箍扶 正器 外 ， 每根杆 杆 体上 再均 匀安 装 ２ 个对 卡式 限位 扶正 器 ； 在稳 斜 段每 根杆 上 安装 一个 扶
杆的长度 。 在 扶正 器应用 方面 ， 造斜 点 以上 ５ ｍ 开始应 用 从 ０
［ 直 ］Ｄ ５ ｎ ６５ ｉ １ ＝ ． Ｄ ２ 盯ｌ ３ ＂ ２ ． ５ ｔ
－５０２ ． ０ ．５ ． ５争Ｆ ２ ６ ｍ
强度 校 核 ： ≤ 直 盯直 在 相 同 条 件 下定 向井 的最 大 、最 小 载 荷将 达 到 １ Ｐ 和 ０８ ， ．一 ２ ．Ｐ 则抽 油杆 的最 大 、 最小 工作 应力 为 ：
３ 定 向 井抽 油杆 柱 力学 分 析
３１定 向 井抽 油 杆 柱 力 学模 型描 述 ．
定 向井 中带有 扶正 器 的抽 油杆 柱 ， 以简化 为有 可 初 弯 曲的纵横 梁 ，每一 个 扶正 器相 当 于一球 铰 支 ， 相 邻 的扶正 器 与中 间的杆 柱 段组 成一 个简 支梁 ， 各个 简
聚驱定向井抽油杆柱力学模型及扶正器优化布置研究
随着国内大部 分 油 田 进 入 开 发 的 中 后 期 ，聚 合 物驱抽油机井数量逐渐增加。聚驱井产出液的黏弹 性使得抽油杆柱受 到 一 个 与 井 眼 垂 直 的 径 向 力，径 向 力 与 阻 力 、摩 擦 力 共 同 作 用 ，导 致 下 冲 程 时 中 和 点 以 下 杆 柱 弯 曲 ，造 成 杆 管 偏 磨 ，特 别 是 在 具 有 一 定 斜 度的定向井中，杆断、管漏等现象时有发生 。 ［１］
则有井斜角函数α１，α２，…，αＮ ；方 位 角 函 数β１， β２，…，βＮ 。
井斜角函数和方位角函数均为沿井轴方向变化 的函数。由三次样 条 函 数 的 定 义 可 知，能 够 将 三 次 井眼样条函数Ｓ（ｘ）和 Ｑ（ｘ）（Ｓ（ｘ）和 Ｑ（ｘ）在［ａ，ｂ］ 上）分别插值 于 井 斜 角α 和 方 位 角β 的 三 次 井 斜 样 条函数和三次方位 样 条 函 数 上，这 ２ 个 函 数 统 称 为 三次井眼样条函数 。 ［８－１０］
朱 君 、常 瑛 、黄 善 波 等 人 分 别 通 过 理 论 和 试 验 方
法，给出了聚驱井中抽油杆柱法向力的计算方法 ，并 通过有限元法预测了杆管偏磨点的位置［２－４］；孙 智 等 人 通 过 室 内 试 验 ，分 析 了 聚 驱 井 杆 管 偏 磨 机 理 ，并 提 出了相应的 防 偏 磨 措 施［５］；栾 中 伟、冯 春、王 超 等 人 分别提出了一些防偏磨的配套措施 。 ［６－７］ 研 究 认 为， 聚驱井中黏弹性的 采 出 液 会 增 加 杆 柱 的 法 向 力 ，加 剧 杆 管 之 间 的 偏 磨 ，但 计 算 模 型 各 异 ，计 算 结 果 也 不
① 收稿日期：２０１８－１０－１０ 基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 （５１７７４０９１） 作者简介：辛 旻（１９８６－），男，黑 龙 江 大 庆 人，工 程 师，现 从 事 石 油 矿 场 设 备 设 计 工 作 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉｎｍｉｎ＿ｄｏｄ＠ｐｅｔｒｏｃｈｉｎａ． ｃｏｍ．ｃｎ。
大庆地区L4-283井抽油杆扶正器布置优化设计
２抽油杆柱动力学模 型 建立抽油杆柱转子 动力 学模型的时候 ， 应 依据有限元理论和抽油杆柱的结构 。沿抽油杆 柱轴线将其离散为若干个空间梁单元 ，在扶正 器安放位置处建轴承单元 ， 两个扶正器 间的抽 油杆柱绕扶正器的两点连线旋转㈣ 。为 了模拟 抽油杆柱工作时匀速转动 ，将井 口边界简化为 角速度为 已知边界 ， 它均为 固定边界。 其 同时将 井底边界处理成线位移弹性约束 ，来模拟单螺 杆泵横向的往复运动。 应用转子动力学分析时 ，
Ⅳ ＝
经化简得细长梁非线性瞬态动力学分析的单
元运动方 程 ：
Ｍ ｆ ｃ （ （ ｆ 】 ＋ ） Ｉ ）ｌ ＋ ） ｆ ￣ｔ ｒ ｔ５ 《 ＋ ）－ １ 】 （＋ｅ Ｘ ） 雕 Ｋ （＝ ） ｄ
（） 考 虑抽油杆柱在 自身重力 、 浮力 、 ４ 液体 螺杆泵 产 磨位 置大致 吻合 。 根据此种算法 ， 以杆柱的侧 向
一
式 中： 、Ｋ 、Ｋ 和 分别为单元 、Ｅ 的线性刚度矩阵、 大位移刚度矩阵、 几何刚度矩阵、 动力间隙元刚度矩阵 、 等效节点力向量和动力间隙 元附加力 向量 （ 和阻力矩 ） 。 将离散后的所有单元 向整体坐标系转化 ， 经 拼装可得细长梁非线性瞬态动力学分析的总体动 力 学方程 ：
方 程为 ：
ｄｔ
表 １Ｌ — ８ ４ ２ ３井基本参数
扶正 器布 置方案
共 １７根抽油杆 ，光杆 一根 ，短接 一根； ０ 转子上 １ ５根 、其 余每 ３根 １ 扶正器扶 正器 ； 个
扶正器钻具组合在定向井施工中的应用研究
扶正器钻具组合在定向井施工中的应用研究[摘要]定向钻井技术现在已经成为一种成熟的钻井工艺技术。
随着科技发展的不断进步，油田钻井技术的不断发展和油田工作的需要，扶正器钻具组合技术已经越来越多的应用到油田钻井技术当中。
本文通过分析井眼控制影响的因素及扶正器钻具组合对定向钻井技术的影响，探究如何提高定向钻探的速度，使人们获得对扶正器钻具组合的进一步认识。
[关键词]钻具组合扶正器定向钻井[中图分类号] TE2 [文献码] B [文章编号]1000-405X（2014）-6-350-1随着定向井工具仪器的不断发展和油田技术的需要，自我国80年代初，我国就致力于油田技术的不断开发，从原本的理论基础逐步发展成工具仪器的完善配套和实施，现在已经投入到我国各大油田的工作当中。
定向钻井技术在油田中得到广泛的应用，由于受到地理条件和技术制约等因素，钻井技术速度一直存在很大的问题。
扶正器钻具组合的应用，为钻井施工速度和生产带来钻变。
文章通过介绍扶正器分类和特点，与定向钻井的钻具组合相结合，讨论扶正器钻具组合在定向井施工中的应用研究。
1影响定向钻井速度的因素在油田定向井钻探过程中，由于地质、人为、技术、施工方案等众多因素都可能会影响定向钻井的速度，所以分析定向钻井速度应该从多方面进行考虑。
1.1地质因素结合我国地质来看，在不同的地方地质的成分也不相同，因为我国油田在各个地区分布不同，其中有的地质就存在地层倾角、地层软硬交互和地层各向异性的原因，使施工的时候钻头在钻进时发生倾斜，井眼轨迹与设计不一致的现象，从而使井眼轨迹复杂化，为施工速度带来很大的影响。
1.2技术施工因素与直井相比较，定向井的设施设备更加复杂，工艺要求也比较高，在很多情况下，定向钻井前需要测多点，并且需要定向测斜，在很多情况下对方位和井斜都有要求，这些都是定向井钻进过程中避免不了的。
在施工过程中，对井眼轨迹的要求非常高，在设计中需保证直井段井斜小于2°，所以对钻井技术要求也非常高，但是结合我们实际情况来说，井斜很难控制到2°以下这个很小的井斜角，这就为油田钻井施工带来困难，从而影响钻进的速度。
扶正器钻具在定向井钻井中的应用分析
156定向井指的是按照事先设计的具有井斜和方位变化的轨道钻进的井[1]。
近年来，定向井在我国各个油田中得到了十分广泛的应用，为提高油田采收量提供了良好的帮助。
定向井钻井中，扶正器钻具是较为常用的工具，为充分发挥扶正器钻具在定向井钻井中的效果，必须加强对扶正器钻具的研究。
1 扶正器钻具的主要类型扶正器是一种导正设备[2]。
目前，石油钻井中较为常见的扶正器钻具多种多样，按照不同的标准，可以将其分为不同的类型。
根据制作材料的不同，主要分为增强尼龙扶正器、金属扶正器、粉末合金扶正器、碳纤维扶正器以及增强工程塑料扶正器等；根据结构形式的不同，主要分为滑块式扶正器、滚轮式扶正器、整体式扶正器以及分瓣式扶正器等；根据适应井型的不同，也有不同的分类。
定向井钻井中，主要应用套管扶正器、刚性扶正器以及抽油杆扶正器。
2 扶正器钻具在定向井钻井中的应用在定向井钻井中，较为常用的扶正器钻具组合为转盘钻扶正器，也就是在转盘钻基础上，在钻头钻铤部位的周围安装扶正器，具体安装部位不同，作业效果也有所差异。
转盘钻扶正器适用于定向井套管钻井，可以在有一定斜度的井眼内进行稳斜、降斜或者是增斜，但却无法对井眼方位进行有效控制，从而极易发生钻井方位偏差的问题，若是井眼方位偏差十分明显，则会导致钻井脱靶，这就需要采取有效的技术措施，才能提高定向井套管钻井效果。
单扶正器组合由于性能相对来说不够稳定，因此，仅适用于增斜、降斜。
增斜作业过程中，应用多扶正器组合有利于避免钻柱与井壁发生大面积接触，从而有效预防了压差卡钻、粘附卡钻的出现[3]。
在此基础上，应用升降组合，便可以使其方便地下入井眼，然后在钻头周围将扶正器当作支点，根据钻井的增斜率要求及扶正器钻具的钻铤刚性，确定第二个扶正器的安装位置，实际钻井过程中，通过对扶正器的位置进行变化，便可以改变钻具组合的受力状态，位于扶正器上部的钻铤，在受到压力之后，便会向下弯曲，从而给钻头带来斜向力，以达到控制井眼轨迹的效果。
定向井施工中扶正器钻具组合应用探讨
定向井施工中扶正器钻具组合应用探讨随着我国经济社会的逐渐进步和发展，定向钻井技术现在已经成为了一项较为成熟的技术，并且随着科技的逐渐发展与进步，油田的钻井技术也得到了不断的发展来来自油田对于相关技术的需求。
对于其来说，扶正器钻具的组合技术已经在油田的钻井技术中得到了广泛的应用。
本文通过对于相关的各项分析以及井眼控制的影响的相关因素以及对于各方面的扶正器钻具的组合和定向钻井技术的相关方面的影响。
本文通过对这些影响进行具体的综合分析和研究，并且进一步探究对于定向钻探的速度，进而让人们对扶正器的钻具组合来进行进一步的认识。
标签：钻具组合;扶正器;定向钻井在当前，随着我国经济和社会的逐渐进步和发展，同时定向井工具一起有了不断地发展和对于相关的油田技术的提升和相关需求。
我国从上世纪八十年代就已经开始了对于油田技术的不断提升和探索，进而对于相关的理论基础进行研究分析，并且對于各方面的技术进行借鉴和提升。
在油田中，定向钻井技术的应用已经变得非常丰富，并且在近几年已经逐渐完成了对其的各方面的条件和设备的完善。
但是，对于定向钻井技术来说，其对于设备的要求还是相当高的，并且也一直存在着很多方面的问题。
因此，扶正器钻具组合的应用就对于钻井施工的速度带来了改善，同时对其生产实践带来了很大的该百年。
本文通过对于扶正器的种类和功能的具体介绍来对于其在定向井施工中的应用进行进一步的探索分析。
1.影响定向钻井速度的因素在对于油田的定向井钻探索的过程中，由于受到地质、人为以及技术等等方面的综合影响，会对于定向钻井的速度产生很大的影响，因此在进行研究的过程中，需要对于相关的影响因素进行进一步的考虑。
1.1地质因素对于定向井钻探的过程中，就需要对我国各地的地质进行综合分析。
由于我国的各地的地质成分有明显的不同，进而对于影响油田在我国各地的分布，并且由于地质中底层倾角的存在，同时地层软硬交互并且还有各项异性的存在，进而使得在进行油田的施工过程中需要有一定的避免。
定向井的抽油杆优化设计与应用
定向井的抽油杆优化设计与应用X齐 申(大庆油田第九采油厂,黑龙江大庆 163318) 摘 要:从计算抽油系统效率入手,分析影响系统效率的因素,依据采油参数对系统效率的敏感性,选择出最优的机-泵工作参数;并结合定向井井身轨迹特点,建立定向井三维井眼中杆柱轴向载荷计算数学模型,确定出合理的杆柱组合;分析抽油杆的变形和失稳,给出加重杆、扶正器间距和防脱器安放位置的计算方法;最后通过具体实例,阐述定向井抽油系统优化设计流程,并对优化设计的结果进行详细分析,得出相关结论,该结论可以对定向井抽油系统设计起到十分重要的指导意义,其设计结果能够有效地减少杆柱偏磨达到提高效率之目的。
关键词:定向井;系统效率;采油参数;抽油杆柱;优化设计 中图分类号:T E933+.2 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)08—0005—03 因地质和环境因素的需要,目前各大油田定向井占有越来越大的比例,而定向井特殊的井身结构,使得井筒中杆管受力状况、泵工作环境都要比直井复杂得多,抽油系统设计难以符合现场,常常引起管杆偏磨、断杆、断脱现象,造成抽油系统效率低下,生产成本增加[5]。
为此,本文以提高定向井抽油系统效率为目标,优化采油参数,展开杆柱组合、扶正器间距、加重杆和防脱器设计方法研究,将可以使系统安全有效的工作,达到提高效率的目的。
1 抽油系统效率计算抽油机系统效率分为两部分,即地面效率和井下效率[1]。
以光杆悬绳器为界,悬绳器以上的机械传动效率和电机运行效率的乘积为地面效率;悬绳器以下到抽油泵为井下效率,即:G=G地×G井=P水P光×P光P入(1)水力功率是指在一定时间内将一定量的液体提升一定距离所需要的功率,可用下式计算:P水=QLg86400=Q t Q1Lg86400G p(2)光杆功率就是通过光杆来提升液体和克服井下损耗所需要的功率。
P光=W1sn60×1000(3)输入功率与电动机型号有关,电动机根据负荷电流或扭矩的变化规律,按均方根求出等值电流或等值扭矩来计算,国内学者根据油井扭矩曲线的峰值,建立了最小输入功率经验公式:P入=n[1800s+0.202s(P max-P min)]14338(4)从(1)-(4)式可以看出,影响系统效率的参数较多,与泵径、泵深、冲程和冲次息息相关,因此只要优化这些采油参数就可以达到提高系统效率的目的。
定向井中抽油杆柱扶正器分布设计与编程
（ ） 时 清 筛 接 头 范 围 内 的 脏 污 道 床 。特 别 是 接 头 的 持 轨 面 平顺 和 道 床 弹 性 为 重 点 ， 制 钢 轨 接 头 因构 造 上 的 ５及 控
Ｎｏ ．２， ０１ ２ １
现 代 商 贸 工 业 Ｍｏ ｅｎＢ ｓ ｅｓ ｒｄ ｎ ｕｔ ｄｒ ｕｉ ｓ Ｔ ａ ｅＩｄ ｓ ｙ ｎ ｒ
２１ ０ １年第 ２ 期
定 向井 中抽 油杆柱 扶 正 器 分布 设 计 与编 程
王 义 李楼 楼。 辛 宏 。 潘 昊 杜 沛文 张焕 祥
ｌ 力 学 模 型
在 定 向井 中带 有 扶 正 器 的 抽 油 杆 柱 ， 以 简 化 为 有 初 可
其 力 （ 轴 向力 、 擦 力 、 力 的 切 向分 力 等 ） 横 向 力 （ 正 角 ； 余 数 据一 般都 是通 过 公式 计算 间接 得到 的 。 如 摩 重 和 如 为 了描 述 井 斜 角 和 方 位 角 随 井 深 变 化 的 快 慢 ， 用 井 常 压力 、 反力 、 力 的法 向分 力 等） 从整 体 和宏 观上看 ， 支 重 ， 由 斜 角 变 化 率 和 方 位 角 变 化 率 来 表 示 之 。 严 格 地 说 ， 述 变 上 于 长 细 比极 大 ， 可 以作 为 柔 杆 处 理 ； 是 从 局 部 和 某 个 微 它 但 因 元 段 来 看 ， 又 是 插 进 化 率 都 是 井 深 的 一 阶 导 数 ， 为 目前 还 无 法 做 到 连 续 性 测 它 所 导 个狭长 、 弯曲的管子 中时 ， 使它 形成初 弯 曲。这 种初 弯 斜 ， 以 在 实 际 中 ， 数 中的 微 分 是 以增 量 来 代 替 的 。 会 取 出定 向井 中 的 一 个 测 段 ， 测 段 的 井 身 轨 迹 可 以 简 该 曲 的 挠 度 曲线 ， 般 认 为 是 和 定 向 井 的 井 眼 轨 迹 中 心 线 相 一
定向井举升技术优化及应用
定向井举升技术优化及应用贾俊敏【摘要】对于抽油泵开采的稠油井、大斜度定向井,抽油杆工作条件恶劣,举升系统完整性难以保障,针对这些问题,研制了旁通阀液力反馈泵,采用液力反馈技术,为杆柱下行提供动力,避免下行中杆柱弯曲导致的偏磨,提高泵充满程度;同时,针对该类问题,建立了仿真优化模型,模型采用分段迭代算法,在常规设计方法的基础上着重考虑了井眼轨迹、井液黏温、杆管摩擦力等因素,轴向力和侧向力耦合计算,满足各种复杂井况下举升系统的精准设计,使得举升系统设计定量化.实施效果表明,该工艺技术延长大斜度稠油井检泵周期、提高系统效率,为油田开发后期井况较复杂的低产井采油提供了新的思路.【期刊名称】《石油化工应用》【年(卷),期】2018(037)006【总页数】5页(P32-36)【关键词】稠油井;大斜度井;三维井眼;侧向力;液力反馈【作者】贾俊敏【作者单位】中国石油辽河油田分公司钻采工艺研究院,辽宁盘锦 124010【正文语种】中文【中图分类】TE933.3辽河油田以稠油为主，开发后期油层埋藏深，井况复杂，举升难度大，检泵作业频次高，系统效率低，人工举升存在核心问题包括：（1）稠油井泵效低；（2）潜山油层埋藏较深，泵挂较深，漏失量大，泵效低，检泵周期短；（3）杆管偏磨严重，以曙光二区为例，存在偏磨问题井61口，偏磨较为严重井有48口，虽然采取的防偏磨技术取得了一些效果，但由于井深及斜度大，管杆偏磨井段不能有效覆盖，杆管偏磨断脱仍是油井倒井的主要原因。
现场实践和理论研究表明，杆柱受力是井眼轨迹、流体性质、工作参数等因素综合作用的结果，杆柱受力根据不同油井类型分两种情况：（1）在直井中抽油杆上行程时候整体处于受拉应力状态，下冲程时中和点之上是受拉情况，中和点之下抽油杆处于受压状态，呈正弦屈曲或螺旋屈曲状态；（2）对于定向井或大斜度井等，需要根据三维井眼轨迹进行受力分析和计算。
目前，经验公式计算法[1，2]基于直井模型，不能准确表述定向井井下抽油杆的受力状态。
百重7稠油水平井杆柱配套技术研究与应用
百重7稠油水平井杆柱配套技术研究与应用X杨传军,宫翠兰,王献涛,吴金标,枚新民,瞿建华(新疆油田公司百口泉采油厂,新疆克拉玛依 843000) 摘 要:水平井钻井技术在百重7井区开发中的应用已较为成熟,但水平井注采杆柱配套技术仍处于起步阶段,技术水平难以满足现场使用要求,出现了抽油泵适应性差、杆柱频繁断脱等问题,严重影响水平井正常生产。
因此为了更好的发挥水平井生产能力,必须对水平井杆柱配套技术开展进一步的研究工作,以解决生产中出现的主要问题,提高水平井举升效率,最大限度地发挥水平井生产能力。
关键词:水平井;杆柱配套;措施应用 中图分类号:T E243+.1 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)06—0101—02 由于稠油水平井具有水平段与油层接触面大、单井控制储量大、吞吐热效率高、单井产量高以及生产压差低等特点,近几年随着钻井技术不断提高,水平井技术越来越广泛地被应用。
新疆油田百口泉采油厂由于在水平井杆管配套工艺方面还处于起步阶段,水平井举升杆柱配套工艺难以满足现场使用要求,出现了抽油泵适应性差、杆柱频繁断脱等问题,严重影响水平井正常生产。
1 稠油水平井开采工艺技术配套现状及存在的问题1.1 百重7稠油水平井采油工艺配套现状1.1.1 完井方式直井段与斜井段均采用直径244.48mm 技术套管固井,水平段悬挂直径168.3mm 冲缝筛管。
井口装置大部分都采用SKR 14-78×52活动式双管热采井口。
图1 SKR14-78×52活动式双管热采井口1.1.2 稠油水平井生产工艺管柱配套现状水平井采用主副管双管结构:主管采用588.9mm 平式油管用于注汽、抽油;副管采用560.3mm 内接箍油管用于注汽、测试、冲砂等作业。
1.1.3 稠油水平井生产工艺杆柱配套现状抽油杆采用D 级519mm 防脱抽油杆,配下8根左右538mm 加重杆。
每根防脱抽油杆和加重杆下接一个防脱抽油杆扶正器。
聚驱井抽油杆柱扶正器合理配置间距设计
聚驱井抽油杆柱扶正器合理配置间距设计
王素玲;李德胜;张淑敏;姜道民
【期刊名称】《东北石油大学学报》
【年(卷),期】2005(029)001
【摘要】聚合物驱井中抽油杆偏磨是由抽油杆下冲程时的下行阻力与聚合物施加给抽油杆的附加法向力引起的.建立了聚驱井抽油杆的力学模型,推导了抽油杆扶正器间距合理配置的微分方程,给出了确定扶正器间距及数目的计算方法,编制了聚驱井扶正器间距合理配置的计算机程序.现场试验结果表明:抽油杆偏磨得到控制,平均无故障工作时间超过500 d,平均寿命提高1.4～1.9倍.
【总页数】3页(P64-66)
【作者】王素玲;李德胜;张淑敏;姜道民
【作者单位】大庆石油学院,机械科学与工程学院,黑龙江,大庆163318;大庆油田有限责任公司,第一采油厂,黑龙江,大庆,163100;大庆油田有限责任公司,第一采油厂,黑龙江,大庆,163100;大庆石油学院,机械科学与工程学院,黑龙江,大庆163318【正文语种】中文
【中图分类】TE933.2
【相关文献】
1.直井抽油杆柱扶正器安装间距设计计算 [J], 史楠楠;李军强
2.定向井抽油杆柱扶正器位置设计新方法 [J], 王文昌;白楠;狄勤丰;王明杰;生丽敏;杨新克
3.抽油杆柱扶正器间距设计的新方法 [J], 马占军
4.定向井中抽油杆柱扶正器分布设计与编程 [J], 王义;李楼楼;辛宏;潘昊;杜沛文;张焕祥
5.聚驱定向井抽油杆柱力学模型及扶正器优化布置研究 [J], 辛旻
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稠油定向井加重杆及扶正器优化设计
摘要定向井由于受到井身轨迹的影响，在实施有杆泵抽油时，会发生严重的偏磨现象。
合理的加重杆及扶正器设计，成为定向井防偏磨重要的手段。
基于对定向井抽油杆微元段受力分析、泵端受力分析，编制了定向井加重杆-扶正器间距设计程序。
对现场定向井进行了加重杆扶正器设计演算，能够确定最优加重杆长度，实现扶正器间距设计。
输出抽油杆轴向力及侧向力的分布结果，确定定向井偏磨多发的部位，表明该方法合理可靠，有现场应用价值。
关键词定向井；偏磨；加重杆；扶正器
1 定向井抽油杆柱受力分析
定向井抽油杆自下而上可以分成多个微元段，由于受到扶正器不同程度负载的影响，在传递动力过程中抽油杆和油管会发生偏磨。
从原点上冲过程中，柱塞和泵筒间的摩擦阻力、活塞上液体的重力以及沉没压力共同组成泵端处的轴向力。
在下冲过程中，柱塞和泵筒间的摩擦力、液体流动产生的阻力共同组成泵端处的合力。
除了泵端受力外还有杆柱受力，杆柱受力包括油杆对抽油管的支持力，杆柱和油管内壁的摩擦力，杆柱和液体之间的摩擦力以及微元段杆柱的惯性力与微元段浮重。
在计算抽向力和侧向力时先要计算确定泵端受力，然后从泵端出发计算各个微元段的受力，最后确定抽向力和侧向力的分布[1]。
2 加重杆设计原理
在定向井中加加重杆是为了保证油杆下冲过程时能使油管和油杆之间尽量减少磨损，避免油管弯曲变形发生偏磨。
因此关于加重杆设计的原理应该符合以下条件：首先所加的加重杆必须是可以抵住加重杆自身产生的惯性力和所受的浮力的，其次，因為柱塞之间会产生半摩擦力，液体流动阀门时会产生阻力，上下柱塞之间会因为面积差而出现上顶力，液体之间的摩擦力等等。
对于加重杆设计而言，必须要充分考虑到这些可能会产生的力，然后在设计时满足抵住上述力的要求。
此外，如果是斜井的话，杆柱下端加的加重杆和油管之间可能会产生摩擦力，因此加重杆还需要克服摩擦力带来的影响[2]。
3 扶正器间距设计原理
3.1 下冲过程时扶正器的间距设计
关于扶正器的间距设计需要考虑到传递动力过程时下冲和上冲中所产生的抽向力，由于下冲过程时抽油泵的游动凡尔对液体的阻力、柱塞的摩擦阻力以及抽油杆在运动中和井液产生的摩擦力造成影响，所以会给抽油杆的下行造成压力，因而导致抽油杆下部发生弯曲变形，而油管则处于拉直中，因而油管和油杆会发生磨损。
所以针对下冲过程时扶正器间距的设计，可以按照几何关系设计扶正器的配置间距。
3.2 上冲过程时扶正器的间距设计
油管在上冲过程时，泵活塞上液体的重力和泵筒与柱塞之间的摩擦力导致油管的低端向上产生抽向力，作用到油管上则使油管发生弯曲变形，此时的抽油杆因为受到极大的张力所以依旧保持拉直的状态，弯曲的油管和拉直的油杆之间就会发生偏磨。
针对上冲时的扶正器间距设计，可以按照力学原理设置配置间距，该原理运用在抽油杆受压力段的扶正器间距设计[3]。
4 加重杆-扶正器设计程序演算
上文对定向井的杆柱受力、加重杆设计原理以及扶正器间距设计原理进行了简要的分析，并实现了对抽向力、侧向力以及扶正器分布设计结果计算。
以下利用新疆油田公司采油一厂特种技术采油作业区火驱稠油井井号为hHD147井的井轨迹数据，杆管泵液数据等作为输入参数，对加重杆和扶正器间距优化设计进行进一步的分析。
4.1 加重杆优化设计
在杆柱下端加加重杆主要克服的是以下几个作用力：分别为液体游动阀门时产生的阻力、上下端面积差产生的上顶力、泵杆和柱塞间的摩擦力、加重杆本身的浮力、加重杆和油管内壁之间的摩擦力以及加重杆和井筒液体之间的摩擦力。
根据所提供的本采油作业区X定向井中关于油杆、油管、泵、液等参数，可以对加重杆的长度进行分析。
根据提供的参数了解到，当井筒的液体黏度越大时所要加的加重杆长度便越长，井斜度越大时加重杆的长度也越长。
本数据中所取的井筒温度为30°，液体黏度为2600mPa.s，闷开井温度保持50?时，黏度为560mPa.s，最大井斜度为18.17°，造斜点为390m，所设计的加重杆长度为84m。
对于该定向井来说，加重杆最优长度为84m，因为再加长长度，中和点下移效果不明显，反而因为下行力的增加而增加了上冲阶段时的负载[4]。
4.2 扶正器间距优化设计
在优化设计扶正器间距之前首先要确定油杆和油管发生偏磨的位置，这就需要考虑到上下冲段时侧向力的分布以及井眼曲率随井深的变化。
在测试本采油区火驱稠油井井号为hHD147井侧向力随井深变化时发现侧向力最大的位置在井段390～514m之间，所以可以确定发生偏磨的重要位置也在这个区间内。
此外，根据井眼曲率随井深变化的数据发现，当狗腿度大于2.5°/30m时，整个造斜段全部涵盖，而造斜段是防止偏磨的重要位置。
因此，在优化设计扶正器间距时需要考虑到两个方面：首先关于造斜段的扶正器间距设计，当造斜段在390m-514m之间时，位置是在中和点之上的，油管在下冲的过程中不会受到杆柱的挤压而发生变形，但是因为井眼曲率的变化，杆
柱在运动过程时处于拉直状态的杆柱还是会和弯曲的管道发生摩擦。
所以在造斜段扶正器的设计间距为6m，当现场应用短杆加接扶正器导致抽油机械压力过大时需要调整扶正器间距，一方面是为了防止偏磨，另一方面是为了防止抽油机械负荷带来的不利影响。
其次在稳斜段的扶正器间距设计，在每一根抽油杆加一个扶正器，但是在中和点附近需要加大扶正器密度，在两端再各加一个扶正器，而稳斜段的其他位置只要在中间加一个扶正器即可[5]。
5 结束语
综上所述，关于加重杆的设计首先需要分析油杆的受力作用，弄清上冲过程和下冲过程分别受到的作用力以及对加重杆设计的影响。
在设计加重杆时主要根据井液的黏度和井斜度来增加长度，可以通过加重杆对中和点下移效果的影响来验证加重杆长度设计是否合理。
参考文献
[1] 齐申.定向井的抽油杆优化设计与应用[J].内蒙古石油化工，2012，（08）：5-7.
[2] 王文昌，白楠，狄勤丰，等.定向井抽油杆柱扶正器位置设计新方法[J].钻采工艺，2015，（6）：49-52.
[3] 李万钟.低渗透油田定向井有杆抽油系统效率分析研究[D].西安：西安石油大学，2011.
[4] 孙聪聪，檀朝东，赵明，等.考虑接箍和扶正器的三维抽油杆柱优化设计[J].中国石油和化工，2014，（4）：56-59.
[5] 王义，李楼楼，辛宏，等.定向井中抽油杆柱扶正器分布设计与编程[J].现代商贸工业，2011，23（2）：260-261.。