一種油井防偏用內(nèi)襯油管下入井段的確定方法
【專利摘要】一種油井防偏用內(nèi)襯油管下入井段的確定方法，屬于石油工業(yè)采油工程領(lǐng)域。含有以下步驟;步驟1、井下抽油桿、油管之間摩阻的確定；步驟2、確定抽油桿柱微元體的受力；步驟3、確定內(nèi)襯油管下入井段；計(jì)算出的節(jié)點(diǎn)軸向力，軸向應(yīng)力變大兩節(jié)點(diǎn)間的井段，即為內(nèi)襯油管下入的井段。本發(fā)明的有益效果是：克服了內(nèi)襯油管下入井段憑經(jīng)驗(yàn)確定的弊端，合理使用內(nèi)襯油管，起到了防止抽油桿、油管偏磨的作用，現(xiàn)場(chǎng)80余井次的應(yīng)用，成功率100%。
【專利說明】一種油井防偏用內(nèi)襯油管下入井段的確定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油井防偏用內(nèi)襯油管下入井段的確定方法，屬于石油工業(yè)采油工程領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]近幾年，在全國各個(gè)油田，抽油機(jī)井表現(xiàn)出來的抽油桿與油管之間的磨損現(xiàn)象日益嚴(yán)重。偏磨導(dǎo)致維修作業(yè)頻繁，免修期短，維修作業(yè)費(fèi)用上升，采油成本高，綜合效益低。
[0003]王海文等人發(fā)表在《石油礦場(chǎng)機(jī)械》2008年02期上的HDPE內(nèi)襯油管防治抽油機(jī)井桿管偏磨研究一文指出高密度聚乙烯內(nèi)襯油管既有塑料管耐腐蝕和耐磨性好的特點(diǎn)，又具有鋼質(zhì)油管的機(jī)械強(qiáng)度，在腐蝕偏磨嚴(yán)重的油井上應(yīng)用取得了較好的效果。分析了內(nèi)襯油管的結(jié)構(gòu)、性能、防治偏磨的機(jī)理和特點(diǎn)，研究了與內(nèi)襯油管配套的抽油機(jī)井工藝技術(shù)，對(duì)油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用內(nèi)襯油管出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析。
[0004]2007年07月04日中國化工信息網(wǎng)上以題為“內(nèi)襯管防偏磨技術(shù)走俏勝利油田”報(bào)道內(nèi)襯HDPE / EXPE油管技術(shù)治理油水井偏磨的方法，在勝利油田流行起來。實(shí)踐證明，該技術(shù)可使偏磨油井的檢泵周期延長3-5倍，成為治理偏磨油井最有效的方法之一。目前這種技術(shù)已經(jīng)擴(kuò)大應(yīng)用到全國多個(gè)油田的400多口油井當(dāng)中。
[0005]雖然內(nèi)襯油管在油井防偏上起到了很好的作用，但是怎樣確定內(nèi)襯油管下入井段至今未見相關(guān)報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是:依據(jù)噪聲系統(tǒng)的隨機(jī)性，建立內(nèi)襯油管下入井段一般形式的加性噪聲數(shù)學(xué)模型，確定不同油井內(nèi)襯油管下入井段?？朔罁?jù)井斜數(shù)據(jù)靠經(jīng)驗(yàn)確定下入井段的弊端。
[0007]—種油井防偏用內(nèi)襯油管下入井段的確定方法，含有以下步驟；
[0008]步驟1、井下抽油桿、油管之間摩阻的確定；
[0009]a、抽油桿段在井筒狗腿平面的側(cè)壓力Ndp ；
[0010]Nilil = Cl,.1.COS V,, + 2P sin — + cos 2β
[0011]b、抽油桿柱段在與狗腿平面相垂直方向的側(cè)壓力Np ；
[0012]Np=qrLcos Y 0 ；
[0013]C、三維井筒中，抽油桿柱段的總側(cè)壓力N由Ndp和Np垂直迭加；
[0014]N = Nl+N；.,
[0015]D、井下抽油桿、油管之間的摩阻F。F=fN；
[0016]其中:
[0017]sm— = sm ?—--1 + sm ?—-Llsmft smθ2
99I 91 ι
ζVz/ KzJ
'.(Θ,-ΘΛ
sm —-- , Λ

I 2 J.(Θ2+ΘΛ
[0018]cos 7 =------ sm —-L.β \ 2 )
sm —ν y

2
r πsin O, sin (1、sin ?表,- φ'、
[0019]COSf0=------—;

sin β
[0020]式中:qr_抽油桿柱平均比重；L_井筒內(nèi)抽油桿柱的長度，m ;P_抽油桿柱下端軸向力，N;Yn-井筒主法線方向與重力矢量之間的夾角；β-井眼全角；θρ C^1-分別為抽油桿柱段上端井斜角和方位角；θ2、Φ2-分別為抽油桿柱段下端井斜角和方位角；f_摩擦系數(shù)；
[0021]步驟2、確定抽油桿柱微元體的受力；
[0022]計(jì)算斜井抽油桿柱軸向載荷采用分段迭加法；將抽油桿柱自下而上分成若干個(gè)微元小段；任一小段微元體的受力情況為:
[0023]a、抽油桿與油管之間的摩擦力Fl ;
? [ I?上沖程；
[。024] Fl=SF，5 = U 下沖程。;
[0025]b、抽油桿與液體間的摩擦力F2 ；
_ _ ? ^?#?2 +1V? ?,上沖程
[0026]Fry = 2Tt^SL~r~- ~r A ; Tl? S = 1-;
—(/tr-]Jln/;;-(n^+l) |_ι, Κ/Ψ--:
[0027]C、油管與液體間的摩擦力F3 ；
P e ? ^上沖程；
[0028]下沖程。;
[0029]D、微元體抽油桿柱慣性力F4 ；
P iI丄
[0030]F4 =-ar;
g
[0031]E、微元體重力 F5。F5=qrL ;
[0032]F、抽油桿柱i+Ι節(jié)點(diǎn)處的軸向力Pi+1 ；
r (χ.+ 以、
[0033]Pm = I3i + F1 + F2 + F3 + F4 cos -L ;
K2J
[0034]式中:m-油管內(nèi)直徑與抽油桿直徑之比；μ -液體黏度，mPa.s ；
[0035]V-抽油桿運(yùn)行時(shí)的速度，m/min ； α「抽油桿柱加速度；a i+1、a 1-任意兩微元節(jié)點(diǎn)處的井斜角；
[0036]步驟3、確定內(nèi)襯油管下入井段；
[0037]a、抽油桿最下端處(i=0)的載荷；上沖程時(shí),抽油桿最下端處的載荷是柱塞上的有效液柱載荷；下沖程時(shí)，抽油桿最下端載荷是作用在桿柱下部的液體壓力；
[0038]b、利用i + Ι節(jié)點(diǎn)處的軸向力與i節(jié)點(diǎn)處的軸向力關(guān)系式，抽油桿最下端向上逐單計(jì)算各節(jié)點(diǎn)處的軸向力，直到井口 ；
[0039]C、當(dāng)i+Ι節(jié)點(diǎn)是抽油桿變徑處時(shí)，在軸向力上迭加以浮力F6 ；
[0040]Pitl=P1-F6 ；
[0041]F6=Y1(Aw-Ai)Hi ；
[0042]式中:Y 1-液體的密度；Ai_i節(jié)點(diǎn)處的截面積m2 ；Ai+1-1+l節(jié)點(diǎn)處的截面積m2訊-1節(jié)點(diǎn)處距離井口的長度m;
[0043]D、確定內(nèi)襯油管下入的井段；
[0044]對(duì)于計(jì)算出的節(jié)點(diǎn)軸向力，軸向應(yīng)力變大兩節(jié)點(diǎn)間的井段，即為內(nèi)襯油管下入的井段。
[0045]本發(fā)明的有益效果是:克服了內(nèi)襯油管下入井段憑經(jīng)驗(yàn)確定的弊端，合理使用內(nèi)襯油管，起到了防止抽油桿、油管偏磨的作用，現(xiàn)場(chǎng)80余井次的應(yīng)用，成功率100%。
【權(quán)利要求】
1.一種油井防偏用內(nèi)襯油管下入井段的確定方法，其特征在于含有以下步驟； 步驟1、井下抽油桿、油管之間摩阻的確定； a、抽油桿段在井筒狗腿平面的側(cè)壓力Ndp；


fj
Ndp = qrLcosyr； -1- 2/?sin■—- + cos2/?;


Au b、抽油桿柱段在與狗腿平面相垂直方向的側(cè)壓力Np；
Np=QrLcos Y ο ； C、三維井筒中，抽油桿柱段的總側(cè)壓力N由Ndp和Np垂直迭加；
N = N^p + N； ■, D、井下抽油桿、油管之間的摩阻F;F=fN ； 其中: ? β ■ 2 f _ 1.η( φ2 — φχΛ ,.? sm — = sm —-L + siiT —-L sm0, smy2 .2 { 2 J { 2 J
-.?θ, - a V
sm —-- , 、
{ 2 J.Θ?+ΘΛ cosr” ^.β smr^,
sm—v y
. 2
sin O1 sin O1 si η {φ2 —φ'、 COSy0 =Γ~Ι~■;
sm p 式中:q「抽油桿柱平均比重山-井筒內(nèi)抽油桿柱的長度，m ;P-抽油桿柱下端軸向力，N; Yn-井筒主法線方向與重力矢量之間的夾角；β_井眼全角；QpCt1-分別為抽油桿柱段上端井斜角和方位角；θ2、Φ2-分別為抽油桿柱段下端井斜角和方位角；f_摩擦系數(shù)；步驟2、確定抽油桿柱微元體的受力； 計(jì)算斜井抽油桿柱軸向載荷采用分段迭加法；將抽油桿柱自下而上分成若干個(gè)微元小段；任一小段微元體的受力情況為: a、抽油桿與油管之間的摩擦力F1； P。P ? ? ],上沖程；.F1= ο F, ο = <-…，…: .1’ 1-1’下沖程。 b、抽油桿與液體間的摩擦力F2； F2 = 2πμδΙ.( ? ? -, V 5 = I 1?；
\m~ -\ Jln m -\m~ +1J 1-1,卜 ρμ個(gè).!! C、油管與液體間的摩擦力F3； F(I,上沖程；
_|ο,下沖程。; D、微元體抽油桿柱慣性力F4； P q丄
g E、微元體重力F5；F5=qrL ； F、抽油桿柱i+1節(jié)點(diǎn)處的軸向力Pi+1； P =Pi+F1+F2+F3+F4 cos 卜十1 +α,1;
JK2J 式中:m_油管內(nèi)直徑與抽油桿直徑之比；μ -液體黏度，mPa.s ； V-抽油桿運(yùn)行時(shí)的速度，m/min ； a ^抽油桿柱加速度；a i+1、a ^任意兩微元節(jié)點(diǎn)處的井斜角； 步驟3、確定內(nèi)襯油管下入井段； a、抽油桿最下端處(i=0)的載荷；上沖程時(shí)，抽油桿最下端處的載荷是柱塞上的有效液柱載荷；下沖程時(shí)，抽油桿最下端載荷是作用在桿柱下部的液體壓力； b、利用i+Ι節(jié)點(diǎn)處的軸向力與i節(jié)點(diǎn)處的軸向力關(guān)系式，抽油桿最下端向上逐單計(jì)算各節(jié)點(diǎn)處的軸向力，直到井口 ； C、當(dāng)i+Ι節(jié)點(diǎn)是抽油桿變徑處時(shí)，在軸向力上迭加以浮力F6；
P =P -F -
r i+1 r i 丄 6 ?
F6= y ! (Aw-Ai) Hi ； 式中:Y「液體的密度;A「i節(jié)點(diǎn)處的截面積m2 ；Ai+1-1+l節(jié)點(diǎn)處的截面積m2 節(jié)點(diǎn)處距離井口的長度m ; D、確定內(nèi)襯油管下入的井段； 對(duì)于計(jì)算出的節(jié)點(diǎn)軸向力，軸向應(yīng)力變大兩節(jié)點(diǎn)間的井段，即為內(nèi)襯油管下入的井段。
【文檔編號(hào)】E21B17/00GK104213847SQ201310219809
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月5日
【發(fā)明者】付亞榮 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司