钻采机械非直井抽油杆扶正器安装位置的确定王天昭,苏振亚,连玉石,钱玲摘要:偏磨是由水平正压力造成的,与半干摩擦力关系不大;中和点上下抽油杆柱都会发生不同程度的偏磨,800m以上的抽油杆一般不会发生偏磨;文章介绍了中和点上下扶正器安装位置及间距的计算公式。现场应用,收到了防止管杆偏磨,延长检泵周期的良好效果。:TE8261202文献标识码:A:1006-768X(2004)02-0076-02中原油田采油六厂所辖马厂、桥口、徐集三个油田,共有抽油井163口,平均泵挂深度2000m,95%以上的井杆管有不同程度的偏磨现象,由于偏磨使杆管的使用寿命缩短了50%,2001年因杆管偏磨更换新管新杆造成的直接经济损失达1000多万元,因此如何减少或避免杆管偏磨是我们油水井管理中的一项重要研究课题。下,与理论相符。偏磨机理在目前的钻井技术条件下,随着钻井深度的增加,钻头与井口的同心度变差,不同井深的井中心与井口中心的相对位置,在平面上看,是在井口中心周围的点的集合群;而从垂直方向来看,井筒是一条既弯曲又呈螺旋状的曲线。一般井深超过600～800m以后,都会出现扭曲现象。由于井斜,使油管、抽油杆产生弯曲,在抽油井生产过程中上冲程时抽油杆的综合拉力S和下冲程时抽油杆的综合重力W都要分解一个水平正压力N,在N的作用下,油管和抽油杆在某一位置上接触,就产生摩擦,即偏磨(见图1和图2)。正压力N由式(1)计算:图1上冲程偏磨示意图图2下冲程偏磨示意图N=Ssinθ或N=Wsinθ(1)式中:N—由S或W引起的抽油杆对油管内壁的正压力;θ—井斜角;S—上冲程时抽油杆的轴线拉力;W—下冲程时抽油杆的重力和其它阻力的合力。在每一口井中,狗腿越多,偏磨位置越多,井斜角越大,水平分力N越大,磨损越严重。现场中确定中和点在非直井中中和点的计算公式见式(2)。H=[4/πd2ρrg(πd2/4)Fy+Fg+F](2)式中:ρr—抽油杆密度,kg/m3;g—重力加速度,取9.8m/s2;d—抽油杆直径,m;收稿日期:2003-12-29;修回日期:2004-02-25作者简介:王天昭(1963-),1982年毕业于重庆石油学校采油专业,现从事油水井作业管理与研究工作。地址(274511):山东东明中原油田采油六厂作业科,电话:(0530)4862417。·77·第27卷第2期钻采工艺H—抽油杆柱中中和点以下杆柱长度,m;Fy—油管内液柱作用在柱塞上的液体压力,Pa;Fg—抽油杆柱在液柱中的重力,N;F—半干摩擦力+采出液体通过游动阀的水力阻力所产生的向上作用力,N。扶正器安装位置确定在确定扶正器安装位置时把抽油杆柱工作井段分为受压段和受拉段,中和点以下是受压段,中和点以上是受拉段。任意两个扶正器间的抽油杆柱允许最大偏心距按式(3)计算。800m杆柱一般为02514杆,被看作处在垂直井中,不会发生偏磨,不需要加扶正器。计算实例Q21-24井,泵径38,泵挂深度2100m,冲程418m,冲次5次/min,采出液体密度900kg/m3,杆柱组合为:019×1150m+022×500m+02514×450m,064油管,流量系数u=0128,柱塞与衬套副半径上的间隙b=0.053mm,将有关数据代入上述公式计算该井中和点到柱塞的距离H=492m,在实际应用中取其理论值的1.5倍,所以取H=738m;中和点以下扶正器间距L=4.8m,在实际应用中取L=5m;中和点以上由于各点的曲率值不一样扶正器间距L=7.1～10.6m,在实际应用中取L=8m。扶正器间距越小,液流阻力越大,成本也越大。在现场安装中第一个扶正器安装在第一根抽油杆第一个接箍处,每根抽油杆按8m计算,前5根抽油杆每根安装3个,再向上扶正器间距可扩大到8m,即每根抽油杆两端各安装1个扶正器直到中和点,中和点以下共安装189个扶正器;在中和点以上扶正[ymax=y0±1(D-d)(3)fr2式中:Df—扶正器外径,m;df—抽油杆直径,m;y0—杆段初弯曲的最大挠度。11受压缩杆柱段在受压缩杆柱段最大偏心距按式(4)计算。124×(cosμ-1-1μ2)5×qm×L42ymax=384×E×I×(4)5×μ4式中:μ—LS;q=(1-ρ/7850)×Q;L—两个m12EI扶正器之间的距离,m;Q1—每米抽油杆在液体中的重力,N/m;S—抽油杆柱轴线力;ρ—采出液体度;E—抽油杆的弹性模量,N/m2;,截面惯性距,。令:ymax≤[ymax,便可求解出中和点以下受压缩抽油杆柱安装抽油杆扶正器的合理间距。21受拉伸杆柱段由于非直井的拉伸杆柱是不会因拉力增加而增加弯曲的,而实际杆柱是处于弯曲的斜井眼中,在拉伸力作用下,杆柱会变直,杆柱内...