專利名稱：一種變間距注塑抽油桿柱的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及油田采油技術領域，特別是提供一種變間距注塑抽油桿柱，是一種安裝有變間距注塑扶正器的抽油桿柱。
背景技術：
按井眼軌跡類型可將采油井分為垂直井和定向井，抽油桿柱在井下往復運動受井壁約束，在垂直井中，抽油桿柱下部受壓上部受拉，在受壓條件下，容易發(fā)生失穩(wěn)，繼而與油管接觸并發(fā)生偏磨，出現(xiàn)斷、脫等事故，造成經(jīng)濟損失。而在定向井中，由于井眼軌跡的約束，抽油桿柱在復雜外載荷作用下，可能會在全井段與井壁發(fā)生接觸，造成偏磨、斷脫。而目前油田采用的防偏磨措施主要有扶正器、防偏磨接箍和注塑桿等，這些方法雖然取得了一定效果，但還是無法徹底解決偏磨問題，因為其扶正器位置分布都是以等間距或經(jīng)驗公式確定位置。其中固定等間距注塑扶正器抽油桿是新出現(xiàn)的防偏磨技術，但其上注塑扶正塊的使用數(shù)量和位置都是固定的，其缺點為，一方面可能無法保證載荷較大時抽油桿柱不失穩(wěn)，另一方面在軸向載荷較小處造成浪費，更會增加抽油機負荷。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種變間距注塑抽油桿柱，是一種安裝有變間距注塑扶正器的抽油桿柱，從而既達到防止抽油桿柱失穩(wěn)，又達到節(jié)省扶正器個數(shù)，減少摩阻和重量的目的。其對減少桿體與油管摩擦、減少注塑扶正器的用量、延長抽油桿柱和油管使用周期、降低作業(yè)成本具有十分重要的意義。為了達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案
一種變間距注塑抽油桿柱，根據(jù)井眼軌跡及抽油桿柱在井下的受力變形，計算扶正器位置，在計算所得到的位置上將扶正器注塑到抽油桿上，使抽油桿柱本體或接箍不與油管接觸發(fā)生偏磨。所述的抽油桿柱由目前油田使用的標準抽油桿組成，所述扶正器為任何具有一定強度的低摩擦系數(shù)的高分子材料，采用注塑的方式加以成型，并與抽油桿本體固結(jié)。所述的扶正器注塑位置根據(jù)不同的井眼軌跡特征，可以采用歐拉公式或有限元方法計算。注塑位置具有不等間距特征，從而達到節(jié)省扶正器個數(shù)，減少摩阻和重量的目的。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有以下突出的優(yōu)點
本發(fā)明提供一種安裝有變間距扶正器的注塑抽油桿柱。從而既達到防止抽油桿柱本體或接箍不與油管接觸發(fā)生偏磨，又達到節(jié)省扶正器個數(shù)，減少摩阻和重量的目的。其對減少桿體與油管摩擦、減少注塑扶正器的用量、延長抽油桿柱和油管使用周期、降低作業(yè)成本具有十分重要的意義。
圖1是直井中壓桿穩(wěn)定的歐拉公式設計的不等間距注塑抽油桿柱結(jié)構(gòu)2是不等間距注塑抽油桿結(jié)構(gòu)放大圖
圖3是定向井三維井眼軌跡圖
圖4是定向井抽油桿柱地面示功圖
圖5是不同時刻標準抽油桿柱在定向井油管中的接觸位置
圖6是不同時刻標準抽油桿柱在定向井中的三維變形圖
圖7是不同時刻不等間距注塑抽油桿柱在定向井油管中的接觸位置
圖8是不同時刻不等間距注塑抽油桿在定向井中的三維變形圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。一種變間距注塑抽油桿柱，根據(jù)井眼軌跡及抽油桿柱在井下的受力變形，計算扶正器位置，在計算所得到的位置上將扶正器注塑到抽油桿上，使抽油桿柱本體或接箍不與油管接觸發(fā)生偏磨。所述的抽油桿柱由目前油田使用的標準抽油桿組成，所述扶正器為任何具有一定強度的低摩擦系數(shù)的高分子材料，采用注塑的方式加以成型，并與抽油桿本體固結(jié)。所述的扶正器安裝的特定位置在直井中可以利用歐拉公式進行確定，在定向井中以有限元計算方法進行確定，為不等間距，以節(jié)省扶正器個數(shù)，減少摩阻和重量。本發(fā)明的原理如下
在直井中，利用的抽油桿柱動力學模型進行抽油桿柱動態(tài)載荷特征分析，計算抽油桿柱各個位置的軸力，根據(jù)受壓桿穩(wěn)定的臨界條件(歐拉方程)確定出抽油桿柱注塑扶正器的位置；在定向井中，根據(jù)井眼軌跡特征和地面示功圖數(shù)據(jù)，利用有限元節(jié)點迭代方法進行抽油桿柱三維空間構(gòu)形計算，找出可能的接觸位置，并將其作為注塑扶正器的安裝位置。本發(fā)明所采用的抽油桿柱力學模型如下 1、在直井中的壓桿穩(wěn)定的歐拉公式
受壓直桿屈曲的臨界載荷為
MI y O Si \,、
Pi =——^)(1)
(μ )2 πι'π
式中#為長度系數(shù)；當扶正器簡化為簡支時ι = 1 為桿柱撓度曲線近似為一正弦曲線時半波長的個數(shù)；應為一無因次因子，如果不考慮周圍液體對桿柱的支撐作用時， β紹0，m = 1 ；i /為抽油桿柱剛度，單位為Nm2 為抽油桿柱段長，單位為m。芎為抽油桿柱所受軸向力，單位為N。由(1)式可解出在下端載荷巧作用時的兩個扶正器之間的最大間距I根據(jù)得到的間距計算抽油桿柱在下一個扶正器位置處所受的軸向壓力為 Pm = 4-1 - ^ 填 + PEhA +J^(2) 式中P為抽油桿柱密度，單位為kg/m3;畔為抽油桿柱單位質(zhì)量，單位為kg 力摩擦系數(shù)；找為正壓力；^為液體的粘滯阻力。由( 式解出每段桿柱的軸向壓力，再代入(1)式計算下一個扶正器位置，直到盡為零即桿柱中和點時為止。此方法建立在彈性受壓直桿模型基礎上，以抽油桿柱不失穩(wěn)
為前提。計算得到的注塑扶正器安放位置比較密集，偏于安全。
2、定向井中抽油桿柱的有限元模型 抽油桿柱的有限元動力學方程為
權利要求
1.一種變間距注塑抽油桿柱，其特征在于，根據(jù)井眼軌跡及抽油桿柱在井下的受力變形，計算扶正器位置，在計算所得到的位置上將扶正器注塑到抽油桿上，與抽油桿本體固結(jié)，使抽油桿本體或接箍不與油管接觸發(fā)生偏磨；所述扶正器注塑位置具有不等間距特征， 從而達到節(jié)省扶正器個數(shù)，減少摩阻和重量的目的。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種變間距注塑抽油桿柱，其特征在于，根據(jù)不同的井眼軌跡特征，扶正器注塑位置選擇歐拉公式或有限元方法之一進行計算。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種變間距注塑抽油桿柱，其特征在于，所述的抽油桿柱由目前油田使用的標準抽油桿組成，所述扶正器為任何具有一定強度的低摩擦系數(shù)的高分子材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變間距注塑抽油桿柱，根據(jù)井眼軌跡及抽油桿柱在井下的受力變形，計算扶正器位置，在計算所得到的位置上將扶正器注塑到抽油桿上，使抽油桿柱本體或接箍不與油管接觸發(fā)生偏磨。所述的抽油桿柱由目前油田使用的標準抽油桿組成，所述扶正器為任何具有一定強度的低摩擦系數(shù)的高分子材料，采用注塑的方式加以成型，并與抽油桿本體固結(jié)。所述的扶正器注塑位置根據(jù)不同的井眼軌跡特征，可以采用歐拉公式或有限元方法計算。注塑位置具有不等間距特征，從而達到節(jié)省扶正器個數(shù)，減少摩阻和重量的目的。其對減少桿體與油管摩擦、減少注塑扶正器的用量、延長抽油桿柱和油管使用周期、降低作業(yè)成本具有十分重要的意義。
文檔編號E21B17/10GK102305031SQ20111019993
公開日2012年1月4日 申請日期2011年7月18日 優(yōu)先權日2011年7月18日
發(fā)明者姚斌, 狄勤豐, 王文昌, 胡以寶, 陸梅 申請人:上海大學