CN104213852B - 一种油井防偏磨用扶正器下入位置的确定方法 - Google Patents

Abstract

一种油井防偏磨用扶正器下入位置的确定方法，属于石油工业采油工程技术领域。含有以下步骤；步骤1、基础数据的录取；录取某一特定油井的井深（斜深）L、井斜角α、方位角φ；步骤2、确定斜井某井段的狗腿角；将被测井段的井眼轨迹简化为一条圆弧线，即一条平面曲线，用Lubinski公式确定被测井段的狗腿角β；步骤4、确定扶正器间距上的正压力合力F₁和摩擦力合力f₁；步骤5、确定斜井段抽油杆柱的最大挠度；步骤7、按井眼尺寸决定扶正器的间距；步骤8、确定扶正器合理间距△l_f；本发明的有益效果是：偏磨油井扶正器的加入位置更加合理，延长了抽油杆与油管的磨损时间，油井检泵周期延长20%以上。

Description

一种油井防偏磨用扶正器下入位置的确定方法

技术领域

本发明涉及一种油井防偏磨用扶正器下入位置的确定方法，属于石油工业采油工程技术领域。

背景技术

近年来定向井、水平井的数量日益增多，定向井的井眼轨迹在空间是三维弯曲的，抽油杆在油管内运动时不可避免地发生摩擦，导致抽油杆偏磨，甚至油管穿孔。因此，在定向井、水平井中使用有杆泵机械采油方法时，必须在抽油杆上安装扶正器等扶正、分隔、减摩的装置，但是定向井中抽油杆柱的变形、受力和运动，是杆柱在狭长弯曲、充满井液的管道中的复杂力学问题。扶正器安装的位置是技术人员亟等解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种油井防偏磨用扶正器下入位置的确定方法。

一种油井防偏磨用扶正器下入位置的确定方法。克服现场技术人员为凭经验下入的弊端。

一种油井防偏磨用扶正器下入位置的确定方法,含有以下步骤；

步骤1、基础数据的录取；

录取某一特定油井的斜深L、井斜角α、方位角φ；

步骤2、确定斜井某井段的狗腿角；

将被测井段的井眼轨迹简化为一条圆弧线，即一条平面曲线，用Lubinski公式确定被测井段的狗腿角β；

cosβ＝cosα₁cosα₂+sinα₁sinα₂cosΔφ；

式中：α₁-上测点井斜角，α₂-下测点井斜角；φ-方位角，Δφ＝|φ₂-φ₁|，其中，φ₁-上测点方位角，φ₂-下测点方位角；

步骤3、计算斜井井段正压合力F或单位长度正压力f；

式中：F-斜井段抽油杆柱上的正压合力，N；f-斜井段抽油杆柱上的单位长度正压力，N/m；F_τ-斜井段抽油杆柱两端的轴向力，N；β_L-斜井井段狗腿度，度/25m；ΔL-相邻测点间的距离，即斜井井段弧长或点距，m；

步骤4、确定扶正器间距上的正压力合力F₁和摩擦力合力f₁；

F₁＝f·Δl′；

f₁＝μ·f·Δl′；

式中：μ-扶正器与油管间的摩擦系数，无量纲；

Δl′-扶正器间距的长度，m；

步骤5、斜井段抽油杆柱的最大挠度；

$f_{max}=\frac{(F_1+f_1){\left({\mathrm{\Δl}}^{\′}\right)}^3}{48EI};$

式中：E-材料弹性模量，对于钢材E＝21×10⁶N/cm²；

I-截面惯性矩，对于圆截面I＝πd⁴/64，cm⁴；

步骤6、按受力抽油杆柱受力状况确定扶正器的间距；

${\mathrm{\Δl}}^{\′}=\sqrt[3]{\frac{48{\mathrm{EIf}}_{max}}{(F_1-f_1)}};$

$f_{max}=\left(\frac{D_f-d_f}{2}\right);$

D_f-扶正器外径，cm；d_f-抽油杆本体或其接箍外径，cm；

步骤7、按井眼尺寸决定扶正器的间距；

${\mathrm{\Δl}}^{\′\′}=\sqrt{4R\left(\right(D_f-d_f+2\mathrm{\δ})-{\left(D_f-d_f-2\mathrm{\δ}\right)}^2)};$

式中：δ-扶正器外径许可的单边磨损量，一般取2-4mm；

R-井眼中心线曲率半径，m；

步骤8、扶正器合理间距Δl_f的确定；

Δl_f＝min(Δl′，Δl″)。

本发明的有益效果是：偏磨油井扶正器的加入位置更加合理，延长了抽油杆与油管的磨损时间，油井检泵周期延长20％以上。

Claims (1)

1.一种油井防偏磨用扶正器下入位置的确定方法，其特征在于含有以下步骤；

步骤1、基础数据的录取；

录取某一特定油井的斜深L、井斜角α、方位角φ；

步骤2、确定斜井某井段的狗腿角；

将被测井段的井眼轨迹简化为一条圆弧线，即一条平面曲线，用Lubinski公式确定被测井段的狗腿角β；

cosβ＝cosα₁cosα₂+sinα₁sinα₂cosΔφ；

式中：α₁-上测点井斜角，α₂-下测点井斜角；φ-方位角，Δφ＝|φ₂-φ₁|，其中，φ₁-上测点方位角，φ₂-下测点方位角；

步骤3、计算斜井井段正压合力F或单位长度正压力f；

式中：F-斜井段抽油杆柱上的正压合力，N；f-斜井段抽油杆柱上的单位长度正压力，N/m；F_τ-斜井段抽油杆柱两端的轴向力，N；β_L-斜井井段狗腿度，度/25m；ΔL-相邻测点间的距离，即斜井井段弧长或点距，m；

步骤4、确定扶正器间距上的正压力合力F₁和摩擦力合力f₁；

F₁＝f·Δl′；

f₁＝μ·f·Δl′；

式中：μ-扶正器与油管间的摩擦系数，无量纲；

Δl′-扶正器间距的长度，m；

步骤5、确定斜井段抽油杆柱的最大挠度；

$f_{max}=\frac{(F_1+f_1){\left({\mathrm{\Δl}}^{\′}\right)}^3}{48EI};$

式中：E-材料弹性模量，对于钢材E＝21×10⁶N/cm²；

I-截面惯性矩，对于圆截面I＝πd⁴/64，cm⁴；

步骤6、按受力抽油杆柱受力状况确定扶正器的间距；

${\mathrm{\Δl}}^{\′}=\sqrt[3]{\frac{48{\mathrm{EIf}}_{max}}{(F_1-f_1)}};$

$f_{max}=\left(\frac{D_f-d_f}{2}\right);$

D_f-扶正器外径，cm；d_f-抽油杆本体或其接箍外径，cm；

步骤7、按井眼尺寸决定扶正器的间距；

${\mathrm{\Δl}}^{\′\′}=\sqrt{4R_f\left(\right(D_f-d_f+2\mathrm{\δ})-{(D_f-d_f-2\mathrm{\δ})}^2)};$

式中：δ-扶正器外径许可的单边磨损量，一般取2-4mm；

R-井眼中心线曲率半径，m；

步骤8、确定扶正器合理间距Δl_f；

Δl_f＝min(Δl′，Δl″)。