新-高强度抽油杆杆组合计算表

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地面驱动螺杆泵抽油杆柱负载扭矩的计算

地面驱动螺杆泵抽油杆柱负载扭矩的计算

大庆石油学院学报第28卷第6期2004年12月JOURNAL OF DAQIN G PETROL EUM INSTITU TE Vol.28No.6Dec.2004收稿日期:2004-03-15;审稿人:赵子刚;编辑:关开澄 作者简介:陈涛平(1961-),男,硕士,教授,主要从事采油工艺及提高采收率等方面的研究.地面驱动螺杆泵抽油杆柱负载扭矩的计算陈涛平1,王春艳2,孙兆海3,钱朝慧4(1.大庆石油学院石油工程学院,黑龙江大庆 163318; 2.大庆油田有限责任公司勘探开发研究院,黑龙江大庆 163712; 3.大庆油田有限责任公司第十采油厂,黑龙江大庆 166405; 4.大庆油田有限责任公司第四采油厂,黑龙江大庆 163313) 摘 要:为完善负载扭矩的计算方法,根据地面驱动螺杆泵的抽油原理,应用环空螺旋流的理论,建立了杆管环空压降及抽油杆柱与井液间摩擦扭矩的数学模型,进而给出了螺杆泵工作时抽油杆柱负载扭矩的计算公式.现场应用结果表明:将环空螺旋流的理论应用于螺杆泵井杆管环空中流体流动规律的描述中,可使螺杆泵抽油杆柱负载扭矩计算值的平均相对误差不大于2.00%;有功扭矩在总扭矩中所占的比例最大;杆液摩擦扭矩受黏度、杆管直径比及泵转速的影响,聚驱油井的杆液摩擦扭矩通常比水驱井的大.关 键 词:地面驱动;螺杆泵;负载扭矩;抽油杆;扭矩计算中图分类号:TE355.5 文献标识码:A 文章编号:1000-1891(2004)06-0026-03地面驱动螺杆泵抽油杆柱负载扭矩的精确计算对螺杆泵工况的诊断、抽油杆柱的合理设计以及泵的选择具有重要意义.有些学者以动力学分析为基础,建立了相关模型,根据地面实测扭矩计算井筒中各部位的扭矩[1];另有学者在螺杆泵工况分析[2]中,从抽油杆的受力出发,提出了抽油杆柱负载扭矩的计算方法;陈宪侃[3]等在杆柱设计时,提出了扭矩计算的简化程序.笔者拟根据地面驱动螺杆泵的抽油原理及环空螺旋流的流动,考虑泵进、出口压差的影响因素,建立了流动压力损耗及扭矩的数学模型.1 计算负载扭矩的数学模型地面驱动螺杆泵正常工作时,原动机通过抽油杆柱带动螺杆泵旋转,抽油杆柱受到的总扭矩为M =M 1+M 2+M 3+M 4+M 5,(1)式中:M 1为转子的有功扭矩;M 2为抽油杆柱与井液的摩擦扭矩;M 3为抽油杆柱与油管间的摩擦扭矩;M 4为定子与转子间的过盈扭矩;M 5为抽油杆的惯性扭矩.1.1 转子的有功扭矩螺杆泵工作时,通过螺杆-衬套副的作用,将转子的机械能转化成液体的压能,每转的能量转化关系为2πM 1=q Δp ηP ,(2)式中:q 为转子转动一周的理论排量;Δp 为螺杆泵吸入端与排出端流体压差;ηP 为泵的容积效率.根据螺杆泵特征曲线,不同泵型的容积效率为0.75~0.85,其中q =Q v /(1440n ),Δp =p t +ρt gL +Δp f -ρc gh -p c ,式中:Q v 为抽油井日产量;n 为泵的转速;ρt 为油管中流体的平均密度;ρc 为油套环空中液体的平均密度;L 为泵出口至井口的距离;h 为油套环空动液面至泵吸入口的距离;p c 为井口套压;p t 为井口油压;Δp f 为泵出口至井口流体流动的摩擦阻力损失.取z 坐标轴与杆管中心轴重合,以井底为中心坐标原点,建立柱坐标系O (r ,θ,z ),其周向、轴向和径・62・图1 杆管环空螺旋流向速度分量分别为u θ,u z ,u r ,见图1.以整个抽油杆柱周围环形空间中的流体为研究对象,建立相应的运动方程、连续性方程和应力-变形率方程[4],由此可得τr θ=τθr =ηr 55r u θr +1r 5u r 5θ.(3)根据z ,θ坐标对称性,对于速度场有55θ=0,55z =0,τr θ与θ无关,所以5τr θθ=0;τrz 沿轴向均匀分布,所以5τrz z=0;τθθ沿切向坐标θ均匀分布,所以5τθθθ=0;且τθz 为不同θ的相邻液体微团之间的剪切应力在轴向的分力,而相同r 处的液体微团相互之间没有相对运动,所以τθz =τzθ=0.根据式(3)已知条件,求解方程,可得长度为L 的杆管环空内流体的摩擦阻力为Δp f =8μQ v L π(r 22-r 21)r 22+r 21+r 22-r 22ln r 1-ln r 2,(4)式中:r 1为抽油杆的外半径;r 2为油管的内半径.由式(2)及式(4)得M 1=Q v 2880πn (p t +ρt gL -ρc gh -p c +Δp t ).(5)1.2 抽油杆柱与井液的摩擦扭矩抽油杆柱转动时,摩擦扭矩与其表面上任一点处的周向切应力分量有关,由式(3)可得τr 1θ=τr θ|r =r 1=2μr 21r 22ω0(r 22-r 21)r 2r =r 1=2μr 21r 22ω0(r 22-r 21)r 21,可得M 2=L ∫2π0r 21τr 1θd θ=8π2μL nr 21r 2215(r 22-r 21),(6)式中:μ为杆管环空内井液的平均黏度;L 为抽油杆柱的长度.1.3 抽油杆柱与油管间的摩擦扭矩由于抽油杆柱受到杆柱自重与螺杆泵举升压力的双重作用,若油井弯曲段与垂直方向的夹角为α,则M 3=f rt D r 8[ρr L D 2r +ΔpD 2p ]sin α,(7)式中:ρr 为抽油杆密度;D r 为抽油杆接箍直径;D p 为螺杆泵截面直径;f rt 为杆管间摩擦因数.1.4 定子与转子间的过盈扭矩转子在定子内转动时,定子对转子施加的摩擦扭矩作用于抽油杆柱,过盈配合产生的扭矩为M 4=M 0+M r +M s ,(8)式中:M 0为定子与转子间的初始过盈产生的摩擦扭矩,M 0=0.0913σ0-n 0.45,σ0为定子与转子间的初始过盈量;M r 为由定子热胀而产生的摩擦扭矩,M r =K 0σf R ,K 0为定子橡胶的弹性模量,σ为衬套橡胶在井下因热胀而增加的过盈量,f 为定子与转子间摩擦因数,R 为转子截面半径;M s 为由定子溶胀而产生的摩擦扭矩.温度升高时,定子橡胶的径向热胀量增大,而硬度减小,弹性模量降低,因此,热胀对扭矩没有明显的影响.在井下高温高压条件下,由于定子橡胶油浸后,硬度增大、弹性模量增加,同时因油中的轻质成分渗透到橡胶内部,使橡胶的体积发生膨胀,增加定子和转子间的过盈值,因此,原油使橡胶产生溶胀所增加的・72・第6期 陈涛平等:地面驱动螺杆泵抽油杆柱负载扭矩的计算摩擦扭矩则比较明显[5].一般油浸后的摩擦扭矩增量为45~48N ・m ,可取其中间值为47N ・m ,则转子与定子间的过盈扭矩为M 4=0.0913σ0-n0.45+47.(9)1.5 抽油杆的惯性扭矩螺杆泵地面装置启动时,光杆的转速瞬间提高,受原油黏滞力的影响,抽油杆扭矩的传递缓慢.假定螺杆泵启抽及停泵过程中,杆柱均为匀变速旋转运动,则由角加速度ε引起的抽油杆的惯性扭矩为M 5=πnL mD 2r 15t,(10)式中:m 为单位长度杆柱的质量;t 为启动或停泵时间.2 现场应用取大庆第四采油厂24口螺杆泵抽油井稳定生产时的生产数据计算负载扭矩,忽略惯性扭矩,并与实测值进行比较,见表1.由表1可以看出,水驱油井抽油杆柱扭矩计算值与其实测值的平均相对误差为1.09%,聚驱油井抽油杆柱扭矩计算值与实测值的平均相对误差为-1.64%,均满足工程计算的要求.表1表明:无论是水驱油井还是聚驱油井,在各项扭矩中,有功扭矩所占比例最大,且油井的产液量对有功扭矩的影响最大,产液量越高其有功扭矩越大;泵的初始过盈参数在下井前已适当调节,因此,各泵的过盈扭矩值差别不大;杆液摩擦扭矩及杆管摩擦扭矩因受黏度的影响,聚驱油井的扭矩值比水驱油井的扭矩值大.表1 抽油杆柱扭矩计算值与实测值对比类型井数平均产液量/(t ・d -1)计算扭矩/(N ・m )M 1M 2M 3M 4M 实测扭矩/(N ・m )平均相对误差/%水驱油井1317.2098.052.041.6083.46185.15179.301.09聚驱油井1139.70192.7010.753.7880.95288.18293.68-1.64表2 杆液摩擦扭矩对比井号油井类型泵转速/(r ・min -1)杆管直径比抽油杆直径/mm 杆液摩擦扭矩/(N ・m )X2-1-J29聚驱油井600.33253.20X4-32-P42聚驱油井1680.503823.79X4-42-P51聚驱油井600.50389.38X5-11-B13水驱油井600.35221.07X7-11-B20水驱油井870.35222.67 杆液摩擦扭矩的对比见表2.由式(6)及表2可以看出,杆液摩擦扭矩不仅与流体黏度及泵转速成正比,而且还受杆管直径比的影响;当流体黏度及泵转速一定时,杆管直径比越大,杆液摩擦扭矩也越大.3 结论(1)将环空螺旋流的理论应用于螺杆泵井杆管环空中流体流动规律的描述中,使螺杆泵抽油杆柱负载扭矩计算值的平均相对误差不大于2.00%.(2)有功扭矩在总扭矩中所占的比例最大.(3)杆液摩擦扭矩受黏度、杆管直径比及泵转速的影响,聚驱油井的杆液摩擦扭矩通常比水驱油井的杆液磨擦扭矩大.参考文献:[1] 陈德春,李兆文,吴晓东.地面驱动螺杆泵采油系统抽油杆柱运动模型[J ].石油大学学报,1999,23(1):42-44.[2] 王海文,陈 镭,雷 键.螺杆泵光杆受力分析法工况诊断技术[J ].石油钻采工艺,2003,25(5):78-81.[3] 陈宪侃,叶利平.有杆螺杆泵杆柱强度设计初探[J ].石油钻采工艺,1995,17(4):78-83.[4] 陈家琅,刘永建.钻井液流动原理[M ].北京:石油工业出版社,1998.11-17.・82・大 庆 石 油 学 院 学 报 第28卷 2004年Flow rate distribution of the unsteady flow of pow er la w fluid in eccentric annuli with the inner cylinder re2 ciprocating axially/2004,28(6):17-19YAN G Yuan2jian,G AO Tao,CU I Hai2qing,SUN Zhi,GUO J un2hui(College of Pet roleum Engi neeri ng,Daqi ng Pet roleum Instit ute,Daqi ng,Heilongjiang163318,Chi na) Abstract:We have established the governing equations,initial and boundary condition equations,and instan2 taneous flow rate formula of unsteady flow of the power law fluid in eccentric annuli with the inner cylinder reciprocating axially in bipolar coordinate system in this paper,and introduced,on the basis of these equations and formulas,a numerical method of calculating the instantaneous flow rate distribution of the unsteady flow of the power law fluid in eccentric annuli with the inner cylinder reciprocating axially.As to the aqueous solu2 tion of partially hydrolyzed polyacrylamides(HPAM),the instantaneous flow rate distribution is calculated, and the distribution curves are plotted.Analyses indicate that the eccentricity and stroke of the inner cylinder are the main factors that affect the instantaneous flow rate distribution.K ey w ords:power law fluid;eccentric annuli;reciprocating axially;unsteady flow;instantaneous flow rate distributionPreparation and application of a viscosity-reducer for extra heavy oil of Liaohe Oilf ield/2004,28(6):20-22L IU Y ong2jian,J IN Bo(Pet roleum Engi neeri ng College,Daqi ng Pet roleum Instit ute,Daqi ng,Heilongjiang163318,Chi na) Abstract:With respect to the problem of viscosity-reduction of super2heavy oil recovery,a temperature-re2 sistant emulsified viscosity-reducer(JB-1)is developed.The volume portion and types of this viscosity-re2 ducer and temperature are analyzed in control experiments.Results show that this viscosity-reducer is the best.A viscosity-reduction ratio of99.77%for heavy oil has been achieved at45℃.The viscosity of heavy oils is40mPa・s after emulsified.Temperature is the main influencing factor for viscosity-reduction effec2 tiveness.The mobile temperature range of heavy oils is decreased after emulsified by JB- 1.Down-hole temperature has less effect on the stabilities of JB-1.The best volume portion of JB-1to be used is0.04%. K ey w ords:Liaohe Oilfield;extra heavy oil;viscosity-reducer;emulsifyAnalysis of the effectiveness and characteristic of polymer flooding in low permeability narrow strip sand reservoir/2004,28(6):23-25L IU Hong2yuan,SUN Jian2guo(Oil Recovery Plant N o.7,Daqi ng Oilf iel d Corp.L t d.,Daqi ng,Heilongjiang163517,Chi na) Abstract:The polymer flooding test site of Pubei oil field in south of Changhuan in Daqing is dealt with in this paper.From several aspects,such as change of performance in test site,development of oil beds,function of fluid lifting in polymer flooding,the effectiveness and responding characteristic of polymer flooding in low permeability narrow strip sand reservoir have been analyzed.The results indicate that the scale and develop2 ment thickness of oil beds in polymer flooding tracts have played an important part in the effectiveness of poly2 mer flooding,better results can be achieved by choosing tracts that have sand reservoir of bigger development thickness and a certain scale to do the test of polymer flooding,the effectiveness of polymer flooding can be further improved by measures of fluid lifting.K ey w ords:low permeability;strip sand reservoir;polymer flooding;responding characteristicC alculation of loading torque on sucker rod in surface driving scre w pump system/2004,28(6):26-28 CHEN Tao2ping1,WAN G Chun2yan2,SUN Zhao2hai3,Q IAN Chao2hui4(1.Pet roleum Engi neeri ng College,Daqi ng Pet roleum Instit ute,Daqi ng,Heilongjiang163318,Chi na;・・192.Instit ute of Pet roleum Ex ploration and Development,Daqi ng Oil Fiel d Corp.,L t d,Daqi ng,Hei2 longjiang163712,Chi na;3.Oil Recovery Plant N o.10,Daqi ng Oilf iel d Corp.L t d.,Daqi ng,Her2 longjiang166405,Chi na;4.Oil Recovery Plant N o.4,Daqi ng Oilf iel d Corp.L t d.,Daqi ng,Her2 longjiang163313,Chi na)Abstract:To perfect the calculation method of loading torque,the paper is based on the working principle of surface driving screw pump system,and the theory of helical flow in annulus is introduced.In this paper,the mathematical models for calculation of pressure fall and frictional torque between sucker rod and fluid is calcu2 lated,giving the calculation formula of loading torque on sucker rod in surface driving screw pump system. The result of field experiments show that the theory of helical flow in annulus is introduced to characterize the fluid rule of liquid in annulus of screw pump,which makes the average error lower than5.00%.The usable torque is the biggest in other torques and there is impact of mucosity,ratio of diameter and rotate speed to friction torque between sucker rod and fluid,and normally it is higher in water flooding oil than in polymer flooding oil.K ey w ords:surface driving;screw pump;loading torque;sucker rod;calculation of torqueThe effect of elastic behavior of HPAM solution on displacement eff iciency/2004,28(6):29-31XIA Hui2fen1,KON G Fan2shun1,WU J un2zheng2,XU Yan2shu3(1.College of Pet roleum Engi neeri ng,Daqi ng Pet roleum Instit ute,Daqi ng,Heilongjiang163318,Chi2 na;2.Dept.of Science and Technology Development,Daqi ng Oilf iel d Corp.L t d.,Daqi ng,Hei2 longjiang163318,Chi na;3.Oil Recovery Plant N o.6,Daqi ng,Heilongjiang163000,Chi na) Abstract:In this paper,the rheological characteristic of HPAM solutions is studied and the oil dis placement efficiency of viscous2elastic HPAM solutions(mass concentration in series)and viscous glycerin solutions(no elasticity,viscosity in series)are calculated by flooding at visual microscopic glass models.Also,the effect and mechanism of the elastic behavior of HPAM solutions and glycerin solution on the displacement of residual oil films under mixed wettability conditions are studied,the relationship between the elastic behavior of HPAM and oil displacement efficiencies are given in the experiment condition.It is indicated that the oil dis placement efficiency of polymer solution is higher than that of glycerin solution at the same viscosity.The elastic behav2 ior of polymer solution can increase the displacement oil efficiency.At the experiment condition,the optimum range of concentration of polymer solution is1.0~2.0g/L for higher displacement oil efficiency.K ey w ords:HPAM solution;Visco2elastic behavior;mixed wettability;oil displacement efficiency;elastic ef2 fectPreparation of Ziegler-N atta catalyst for propylene polymerization/2004,28(6):32-34QU Guang2miao1,L I Guo2zhong2,DIN G Wei1,NA Guo2liang3,YAN Tie3(1.College of Chem ist ry and Chemical Engi neeri ng,Daqi ng Pet roleum Instit ute,Daqi ng,Heilongjiang 163318,Chi na;2.Daqi ng Oilf iel d Fi ne Chem ical Plant,Daqi ng Pet roleum A dm i nist ration B ureau, Daqi ng,Heilongjiang163411,Chi na;3.Daqi ng Ref i ni ng and Chem ical Com pany,Daqi ng,Hei2 longjiang163412,Chi na)Abstract:In this paper,a novel and highly active Ziegler-Natta Catalyst was synthesized in a new process. The behavior of this catalyst for propylene polymerization was investigated.It was found that with the in2 crease of the polymerization temperature,the activity of the catalyst increased and reached the optimum at 40℃,but had no significant effect on the isotactic index of the product.With the increase of the n(Al Et3). n(Ti)the activity of the catalyst reached certain point and the isotactic index of the polymer decreased gradu2 ally;if the n(Al Et3).n(Ti)reached certain point,the activity of the catalyst was decreased and the activity ・・11。

采油工程基础知识库

采油工程基础知识库

采油工程基本知识库一、油水井基本知识1、油井总井数所有自喷井、抽油机井、电潜泵井、螺杆泵井和采取其他方式抽油的井的总和。

反映整个油田的油井总数量。

油井总井数是由开井数、关井数组成。

关井数包括计划关井数、停产井数、待废弃井关井数。

其中,待废弃井指已向股份公司申请报废,但尚未批复的油气水井,视同计划关井(此类井数很少)。

指在没有特殊指明的情况下,油水井总井数不包含已废弃井及其再利用井。

2、自喷井利用地层本身的天然能量使油喷至地面的油井。

3、抽油机井依靠抽油机和井下有杆泵将油从地层采到地面的油井。

当前这种抽油井占主导地位。

抽油机井按照抽油杆分类为普通钢杆井、高强度杆井、玻璃钢杆井、空心杆井、电热杆井、连续杆井及其它杆柱类井。

抽油泵由抽油杆带动上下运动,抽吸井内原油,它分为管式泵和杆式泵。

管式泵是抽油泵井最常见的一种。

3.1 普通钢杆采用杆柱等级为C、D、K级的采油的油井;普通钢杆制造工艺简单,成本低,直径小,使用范围广,约占有杆泵抽油井的90%以上,按照不同的强度和使用条件分为:C、D、K三个等级,机械性能如下表所示:钢级抗拉强度MPa 屈服强度MPa 使用范围C 620~794 412 轻、中负荷油井D 794~965 620 重负荷油井K 588~794 372 轻、中负荷并有腐蚀介质的油井3.2 高强度杆杆柱用等级为H级及以上杆进行采油的油井;H级高强度抽油杆,是用D级抽油杆经表面高频淬火处理,其抗拉强度提到1020MPa,承载能力比D级抽油杆提高20%左右,适用于深井、稠油井和大泵强采井。

3.3 玻璃钢杆杆柱中采用玻璃钢抽油杆采油的油井;玻璃钢抽油杆是由玻璃钢杆体和两端带抽油杆标准外螺纹(尺寸与普通钢抽油杆相同)的钢接头组合构成。

它具有重量轻、可实现超冲程、弹性好,抗腐蚀、疲劳性能好,没有疲劳极限等优点,因而可减少设备投资、节省能源和增加下泵深度,适用于抽汲腐蚀介质,但也因价格贵,不能承受轴向压缩载荷和高温(大于95℃),而且报废杆不能溶化回收利用,因而在一定程度上限制了它的使用。

有杆泵抽油系统软件设计技术手册

有杆泵抽油系统软件设计技术手册

有杆泵抽油系统软件设计 技术手册及操作手册一、技术手册根据SY/T5873.1-93、SY/T5873.2-93标准和油井产能预测及生产或试油情况,结合有杆泵工艺技术水平和实践经验,进行有杆泵抽油系统设计。

(一)下泵深度计算根据SY/T5873.1-93标准推荐方法计算有杆抽油泵下泵深度:(1)(2) )1(w o w w l f f -+=ρρρ (3) 式中:L p —下泵深度,m ; H —油层中部深度,m ;P wf —流压,Pa ; f w —井液初期含水率,f ; ρl —井液密度,t/m 3 ρw —水密度,t/m3,一般取1.0ρo —地面原油密度,t/m3γl —井液重度, N/m 3;(γl =ρl ×9800) R t p —生产油气比,m 3/m 3;P b —饱和压力,Pa ;P sc —泵挂深处压力,Pa ; P sc —标准状况压力,取101×103Pa ; t —泵挂深处井温,℃;β—要求的泵充满程度,无因次小数,取0.4~0.6。

以上公式中,油气比对下泵深度影响较大。

参考计算结果,结合油田实际生产情况,可对泵深进行适当调整,使其更能满足实际生产需要。

(二)有杆泵抽汲参数优选根据《采油工程手册》推荐方法对抽油参数进行优选。

为减轻抽油杆柱的疲劳,减少弹性变形影响和冲程损失,原则上按抽油机最大lswf p p p H L γ--=293/)273)(1()1/1(293/)273)(1(t f p R p t f p p R p w sc tp b w b sc tp s +-+-+-=β冲程来初选冲程。

用加速度因子(C )计算初选冲数(n ),冲数由下式计算:(4)在选择冲程和冲数时一般要保证C< 0.225。

根据“长冲程、低冲次、合理泵挂、较高泵效”的原则,结合油田试采生产情况或生产实践经验,优选抽汲参数。

常规情况下以最大冲程、中等冲次为原则,对稠油或较深泵挂井,应以最大冲程、较低冲次计算得出。

抽油杆;疲劳寿命;载荷;静特性;影响因素

抽油杆;疲劳寿命;载荷;静特性;影响因素
哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文)


本文首先介绍了几种疲劳寿命研究的方法以及它们各自所使用的条件和范 围。其次分别计算了直井和水平井抽油杆柱的各种参数,主要是对其实际工作状 况下的载荷进行了研究, 得出了直井中抽油杆柱的部分参数, 如各级杆的加速度、 杆径、载荷等;并按水平井抽油杆柱与油管不同接触状态,给出了造斜段、稳斜 段抽油杆轴向力和抽油杆柱底端载荷的计算公式。最后通过疲劳强度理论、S-N 曲线、累积损伤因子理论及静特性推测了抽油杆的疲劳寿命,并将其与抽油杆的 实际工作疲劳寿命进行了比较,在此基础上探索了影响抽油杆疲劳寿命的因素, 为改进抽油杆的疲劳性能提供科学依据。 关键词:抽油杆;疲劳寿命;载荷;静特性;影响因素
III
哈尔滨石油学院本科生毕业设计(论文)
第1章 概

抽油杆柱作为地面和井下设备的连接部件 ,也是有杆抽油中三抽设备的关健 部件之一,是抽油系统的重要部位,也是薄弱环节。随着油田开采年限增长,下 泵深度不断加深。其服役寿命直接影响油井的产量、失效概率以及修井作业的成 本,准确预测其疲劳寿命并依此提出改善其疲劳寿命的方法具有十分重要的意义。 本文对抽油杆的载荷进行了初步探讨并通过疲劳强度理论、S-N 曲线、累积 损伤因子理论及静特性推测了抽油杆的疲劳寿命,将其与抽油杆的实际工作疲劳 寿命进行了比较,在此基础上探索了影响抽油杆疲劳寿命的因素,为改进抽油杆 的疲劳性能提供科学依据。 承受交变载荷的零部件、机器其失效形式往往是疲劳失效。工程设计的主要 任务就是要预测在交变载荷作用下,零部件、机器的疲劳寿命。所谓预测就是一 种估计预报方法。它是由收集载荷,环境条件,强度试验,寿命试验和可靠性试 验等数据来预测零部件或系统在现场实际使用性能的一种方法。零件受循环变幅 应力时,在应力集中处产生最大应力,若它小于材料的疲劳极限,则称为无限寿 命设计,此时不存在寿命预估问题。而无限寿命设计的依据是零件在交变载荷的 作用下可以无限长时间的使用而不损坏。但对某些只需工作一定期限又要求重量 轻,体积小,可靠度要求高的零部件。若都按无限寿命设计必然显得极不合理。 在工作载荷出现高峰载荷且次数较少时更是如此。为弥补这一缺陷可以考虑允许 出现大于疲劳极限的应力,从疲劳强度观点看并非导致立即疲劳破坏零件仍能工 作一段时间。这就是有限寿命设计,它的依据是零件在规定的使用寿命期间不致 因交变载荷的作用产生疲劳损伤而失效,同时又充分发挥材料的性能即零件在达 到使用寿命时已经开始逐步丧失工作能力,这种设计比无限寿命设计节约大量的 材料所以在进行有限寿命设计时就存在一个疲劳寿命预估问题。寿命的预估准确 与否将直接关系到机器的使用可靠性和安全性。 1.1 等幅变应力作用疲劳寿命分析 机械零件中,如轴类及其它传动零件,它们多半承受对称或不对称循环的等 幅变应力的作用。根据这些零件或试件所得到的实验数据进行统计分析,其分布 函数常为对数正态分布或威布尔分布,分别讨论。

高强度抽油杆在七棵树油田水平井中的应用

高强度抽油杆在七棵树油田水平井中的应用

高强度抽油杆在七棵树油田水平井中的应用X李 臣1,郭显赋1,靳丹丹2(1.中国石化东北油气分公司工程技术研究院,吉林长春 130062;2.东北石油大学地球科学学院,黑龙江大庆 163318) 摘 要:七棵树油田水平井的应用,加大了抽油杆的载荷,对抽油杆抗拉强度、收缩率、伸长率等提出了更高的要求。

笔者为有效适应水平井举升工艺,优化了组合结构,降低了最大载荷,提高了抽油杆的抗拉强度,延长了抽油杆的使用寿命,为水平井在七棵树油田的高效开发,提供了保证。

优化后的杆柱结构在现场使用中获得了较好的效果,具有较高的推广价值。

关键词:最大载荷;抽油杆;水平井;抗拉强度 中图分类号:T E 355.5 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)13—0149—011 研究区油藏特征七棵树油田位于吉林省公主岭市境内,构造位置处于松辽盆地东南隆起区十屋断陷中央构造带车家窝堡圈闭,西临十屋油田,东南为秦家屯油田。

主要目的层为沙河子组。

油藏平均埋藏深度1960m 。

孔隙度分布范围为9%~12%,渗透率分布范围为0.04~33.76×10-3Lm 2,平面非均质性较强。

地面原油密度为0.8481g/cm 3,地面原油粘度7.23mPa s,凝固点16.5℃、含硫为0.16%、含蜡量18.15%,属低粘度、低硫原油。

原始饱和压力8.88MPa ,溶解气油比37.58m 3/t 。

地层水总矿化度2907.3mg/L,水型为碳酸氢钠型[1]。

原始地层压力14.1MP a ,压力系数为0.72,原始地层温度75.6℃,地温梯度为3.4℃/100m,属常温常压系统。

为高效开发低孔特低渗的油藏,七棵树油田采用水平井工艺,水平井的大量投入使用,在提高单井产量,最大限度地增加泄油面积的同时增加了载荷,对抽油杆提出了更高的要求,为此笔者详细研究了普通抽油杆与高强度杆的异同。

2 普通抽油杆与高强度抽油杆的比较表1常规钢抽油杆的机械性能表钢级抗拉强度MPa 屈服强度M Pa 使用范围D 794-965620重负荷油井C 620-794412轻、中负荷油井K588-794372轻中负荷,并有轻微腐蚀的油井常规抽油杆制造工艺简单,成本低,直径小,使用范围广,目前在有杆泵抽油井生产中约占到90%以上,常规抽油杆按照钢级可以分为C 级、D 级和K 级三个等级。

H 级抽油杆疲劳性能试验分析

H 级抽油杆疲劳性能试验分析

H 级抽油杆疲劳性能试验分析李大建;陆梅;郭靖;张建伟;刘涛;梁毅【摘要】With C and K,D grade sucker rod,ultra high strength sucker rod (H level rod)due to improved strength and mechanical properties,the service life is significantly increased,and the working life is prolonged of the oil well.While the sucker rod overall weight is reduced,energy saving and the pumping unit,motor drop type,and energy consumption are realized,but the class H sucker rod on the basis of the theory is still relativelyweak.Based on class H pumping bar and indoor fatigue test,and the processed data and the mathematical statistics to establish the stress fatigue life curve of class H sucker rod,and the conversion of H grade sucker rod in a certain stress ratio under the condition of the ultimate fatigue strength,which provide effective basic data for rod field application level to further improve the H class.%相对于 C、K、D 级抽油杆,H 级抽油杆(超高强度)由于强度、力学性能的改善,其使用寿命明显提高,延长了油井免修期,同时减轻了抽油杆整体质量,使抽油机、电机型号降低,起到节能降耗作用。

抽油杆规格

抽油杆规格
级高分子复合喷涂防腐抽油杆是在各该级钢制抽油杆基体上经过喷丸高分子喷涂加热固化等工艺在杆体表面牢固地附着一层厚的耐高温和耐各种介质腐蚀的高分子防腐涂层特别适合于各种腐蚀性油井和结垢油井使用
抽油杆规格
1.D级抽油杆使用20CrMoA材料制造,是用于无腐蚀或轻度腐蚀的中深油井使用。2.H级超高强度抽油杆使用超高强度抽油杆专用的优质合金结构钢生产,特别适用于深井、大泵、稠油等重负荷油田井使用。3.D级和H级高分子复合喷涂防腐抽油杆是在各该级钢制抽油杆基体上,经过喷丸、高分子喷涂、加热固化等工艺,在杆体表面牢固地附着一层0.08-0.14mm厚的耐高温和耐各种介质腐蚀的高分子防腐涂层,该涂层在抽油杆达到屈服极限时不会损伤,特别适合于各种腐蚀性油井和结垢油井使用。根据用户需求,可生产符合标准的K级、C级抽油杆。4.T级足尺接箍和小井眼接箍用于各种规格相同的抽油杆之间的连接,采用优质结构钢或合金结构钢制造,其抗拉强度&≥655Mpa,合同无特别说明情况下供给带扳手的足尺接箍。5.T级异径接箍规格有1″×7/8″;7/8″×3/4″;3/4″×5/8″其外形尺寸分别与1″、7/8″、3/4″规格的接箍尺寸相同,用于不同规格抽油杆之间的连接。6、T级高分子喷涂防腐接箍,供高分子喷涂防腐抽油杆配套使用。
各级抽油杆规格:
抽油杆规格
ห้องสมุดไป่ตู้5/8"
3/4"
7/8"
1"
外螺纹规格
15/16"
1-1/16"
1-3/16"
1-3/8"
杆体直径
Ф16
Ф19
Ф22
Ф25
螺纹接头台肩
Ф31.8
Ф38.1
Ф41.3

超长冲程碳纤维连续抽油杆采油系统的开题报告

超长冲程碳纤维连续抽油杆采油系统的开题报告

超长冲程碳纤维连续抽油杆采油系统的开题报告
一、研究背景
随着石油行业的不断发展,新颖的采油技术得到了广泛的应用。

其中,连续抽油杆采油技术被认为是提高油井生产能力和效率的重要措施。

传统的连续抽油杆主要由钢管制成,然而,由于钢材的磨损、腐蚀等原因,抽油杆寿命较短,需要频繁更换,严重影响了油井的正常生产。

为了有效解决这一问题,近年来国内外学者开始研究采用碳纤维等
新型材料制成的连续抽油杆。

碳纤维具有高强度、高刚度、低密度等特点,不仅可实现重量轻、寿命长,还可提高油井生产效率。

二、研究目的
本研究旨在开发出一种超长冲程碳纤维连续抽油杆采油系统,以提
高油井的生产效率、抽油杆的寿命,并降低采油成本。

三、研究内容
1. 分析目前国内外碳纤维连续抽油杆的研究现状和发展趋势。

2. 设计和制造超长冲程碳纤维连续抽油杆。

3. 试验验证和性能测试。

四、研究方法
1. 文献综述法:对国内外已有的碳纤维连续抽油杆相关文献进行系
统整理和分析,总结现有技术的优缺点,为新型连续抽油杆的设计提供
参考。

2. CAD设计和模拟仿真:采用CAD软件进行超长冲程碳纤维连续抽油杆的结构设计和抽油过程的分析模拟,优化设计方案。

3. 实验室制样及性能测试:制备超长冲程碳纤维连续抽油杆样品,
并进行强度性能、耐磨性能等方面的测试。

五、研究意义
本研究将有助于推进碳纤维连续抽油杆技术的发展和应用,提高油井采油的效率和经济效益,降低采油企业的生产成本,具有广泛的应用前景和意义。

同时,本研究也可为碳纤维及其它新型材料在油田采油领域的应用提供借鉴和参考。

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合计 参 ∮22mm 数
∮19mm ∮16mm ∮25mm
200 920 1050 0 30 2200 Lj 2200 2000 1080 30
∮16mm
170.952203 201.952175 174.159142 120.256599
104.018 119.18535 84.027036 12.187025
239.8081 246.63341 230.81217 198.48416
Asj
0.00035141
0.000341 0.000304 0.001268
∮19mm 2.97E-04
Atj 0.0010258 0.0010258 0.0010258 0.0010258
∮22mm 3.97E-04
W'rj(KN) 58.846855 51.875619 26.785995 2.6044946
油管锚定 ∮73mm油管长度(m) Wr’:N At λ
1
1
油管未锚定 2500 22.9020422 E
0 ∮89mm油管长度(m) 2.058E+11 Ar
54.33544353 0.001025838 0.694907049 49.01838792 0.933563258 0
WL’:N
α
λ 1
游动凡尔孔径mm 27 34
固定凡尔孔径mm 34 40 理论值m
自定义值m
30
∮25mm 冲次r/min
200 3.0
∮40mm 泵深m
10 2200Biblioteka 1 19 76.6% 77
油管未锚定 最上一级杆直径(mm) 预计产液量 t/d: 25 83.5 10.1
预计光杆最大载荷 kN:
Pmaxj
Pminj
1.00424117 83.4928452 1.18356683 0
ψ1
1
Wg1
Pmin1 λ
2
Pmax1 α
λ 2
ψ2 σ
min
0.744359895 99.91009003
Wg2 σ
max
Pmin2
Pmax2
抽油杆最细一级直径dl(mm) δ AO PW 0.035 0.000283385 972.1414116 PM PL 880.571429 91.569983
sin项 6.243369 5.377413 2.111017 0.020618
0 0.00035231 a 4968
6.25535954
Wg1’
5.3170556
5.03622873 170.1764998
Wg2’
4.2807944
抽油泵游动凡尔孔径do(mm) 2 0 9.721414116 AP Pf
预计光杆最小载荷 kN: 预计泵效 (只考虑冲程损失) η : 100
σ
max
σ
min
预计折算应力σ c MPa:
Li 校 ∮22mm 核
∮19mm ∮16mm ∮40mm ∮25mm
σ
max =Pmaxj/Arm
σ
min
σ
all
PL 0.492924 0.6494161 0.6140411 0.5800925
四 级 杆 组 合
杆组合 泵径mm 结 果
∮16mm 38 动液面
∮19mm m
1050 2200
∮22mm 冲程m
920 3
∮73mm油管长度(m) 结 果 杆静载 理论排量 kN: m /d: 170
3
2500 61.3 14.7
∮89mm油管长度(m)
最细一级抽油杆直径(mm)
油管锚定 抽油泵游动凡尔孔径(mm) 49.0
87.9922668
53.54
19的在0.50.7之间即 可,尽量小
α
λ j
ψj
Pmaxj
Pminj 53.54 47.30 24.99 2.59
1.00564675 0.9711276 0.74315847 0.05925883
1 1 1 1
87.99227 80.15507 51.79905 25.52716
弹性常数Er(m/(kg*m)):
∮16mm ∮19mm ∮22mm ∮25mm
2.33E-07 1.62E-07 1.19E-07 9.13E-08
最低抗拉强度T
4、F18、F22、F27、F32、F38、H18、H22、H32、J22、J32、 整,将调整值填入 D40 、 F40 、 H40 、 J40 ;先将泵径、动液面 、最细一级抽油杆直径、抽油泵游动凡尔孔径、最上一级抽油 。最后,会得出:加重杆长度、泵深、杆静载、预计最小载荷 ∮70mm —— 750m —— —— —— —— —— —— —— —— 55% 45% 1100m —— —— —— —— 15% 45% 40% 1350m —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— 0 0 0 ∮70mm —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— 0 0 ∮83mm —— 600m 750m —— —— —— —— —— —— —— 45% 55% 950m —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— ∮83mm —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— 0 0
∮25mm 5.15E-04
W'L(KN)
λ j
22.902042 22.902042 22.902042 22.902042
∮40mm 1.27E-03
0.6966868 0.6534465 0.3954973 0.0026329
Ai
Li/Ai Li*qi(KN)
2.12E-04
0 0
3530317 2317956.8 388561.88 23659.824 24.1815 28.31024 7.8792 2.94
0 μ dl dO 0.28 0 19
抽油泵游动凡尔孔径do(mm) nk Arl LW
预计泵效 η : L1/A1 0.00E+00 g 9.50E-01
76.6% L2/A2 Ap
er 3.71E+06 1.13E-03
7.34E-01 L3/A3 L
et 2.42E+06 2.20E+03
0 L4/A4 At
注:请将所选泵深填入相应方框内,如:D14、D18、D22、D27、D32、D38、F14、F18、F22、F27、F32、F38、H18、H L22 等,然后“ Enter ”,这样会得出每级杆长度的组合,与经验结合后,进行调整,将调整值填入 D40 、 F40 、 H40 、 J40 (实际或估算)、冲程、冲次、泵上油管长度组合、油管是否锚定(是=1;否=0)、最细一级抽油杆直径、抽油泵游动凡尔 杆直径填入C41、F41、H41、J41、D42(或G42 )、I42(或L42 )、E43、I43、L43。最后,会得出:加重杆长度、泵深、杆 、预计最大载荷、预计最大拉应力、理论排量、80%泵效排量、预计折算应力等。 ∮38mm 单 级 组 合 ∮16mm ∮19mm ∮22mm ∮25mm ∮16mm ∮19mm Lmax 两 级 杆 组 合 ∮19mm ∮22mm Lmax ∮22mm ∮25mm Lmax ∮16mm ∮19mm 三 级 杆 组 合 ∮22mm Lmax ∮19mm ∮22mm ∮25mm Lmax ∮16mm ∮19mm ∮22mm ∮25mm Lmax 泵径mm 38 44 1340m 1580m —— —— 54% 46% 1730m 65% 35% 1970m 72% 28% 2100m 28% 39% 33% 2070m 55% 24% 21% 2500m 30% 26% 24% 20% 2850m 游动凡尔孔径mm 19 22 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ∮38mm —— —— —— —— 0 0 ∮44mm 1120m 1350m —— —— 45% 55% 1450m 59% 41% 1690m 69% 31% 1850m 14% 46% 40% 1740m 50% 27% 23% 2200m 19% 31% 27% 23% 2500m 固定凡尔孔径mm 32 34 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ∮44mm —— —— —— —— 0 0 ∮57mm —— 1020m —— —— —— —— —— 46% 54% 1280m 64% 36% 1480m —— —— —— —— 35% 35% 30% 1800m —— —— —— —— —— —— —— —— —— —— 泵径mm 56 70 —— —— —— —— 0 0 0 0 0 ∮57mm —— —— —— —— —— —— —— 0 0
19 0.0011335 0
ep 4.08E+05 1.03E-03
3.09E-02 Er
3.00E+07
最低抗拉强度T SF
965 0.8
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