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定向井有杆抽油系统杆管分布接触压力的研究

工程力学 2011年第10期28卷 179-184页

作者：董世民张万胜张红王彩凤燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

将抽油杆柱离散为空间梁单元,应用可移动的双向弹簧元描述杆管接触状态,建立了抽油杆柱在油管内弯曲变形规律与接触压力的混合有限元仿真模型。该模型考虑了抽油杆杆体、接箍与扶正器径向尺寸不同所导致的杆管接触条件差异。根据节点支... 详细信息

将抽油杆柱离散为空间梁单元,应用可移动的双向弹簧元描述杆管接触状态,建立了抽油杆柱在油管内弯曲变形规律与接触压力的混合有限元仿真模型。该模型考虑了抽油杆杆体、接箍与扶正器径向尺寸不同所导致的杆管接触条件差异。根据节点支反力、内力与位移的仿真结果,建立了抽油杆体与油管接触区域与接触压力分布规律的仿真模型。杆管接触区域与分布接触压力的仿真结果为进一步研究杆管偏磨寿命预测与防偏磨设计奠定了基础,也为杆管摩擦功率与系统效率仿真分析提供了理论依据。

关键词：定向井抽油杆柱油管柱边界接触分布接触压力有限元仿真模型

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定向井有杆抽油系统动态性能分析方法

计算力学学报 2008年第1期25卷 54-58,71页

作者：刘柏希刘宏昭原大宁饶建华西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 中国地质大学机电工程学院武汉430074

由于杆管间库仑摩擦的影响,定向井有杆泵抽油系统动态参数预测模型是一个非线性的偏微分方程,求解复杂。鉴于此,提出了一种新的分析方法。该方法以定向井有杆抽油系统中的抽油杆柱作为研究对象,根据三次样条插值模拟得到的定向井的井眼... 详细信息

由于杆管间库仑摩擦的影响,定向井有杆泵抽油系统动态参数预测模型是一个非线性的偏微分方程,求解复杂。鉴于此,提出了一种新的分析方法。该方法以定向井有杆抽油系统中的抽油杆柱作为研究对象,根据三次样条插值模拟得到的定向井的井眼轨迹,利用静力有限元法计算出了油管对抽油杆柱的支反力,进而得出了杆柱与油管之间的库仑摩擦力;给出了杆柱单元的受力分析;建立了有限元形式的杆柱系统动力学方程并利用状态空间法对其进行了数值求解,获得了悬点示功图。文末给出了两口油井的预测实例,并将预测结果与实测结果进行了对比。对比结果表明本文所提的分析方法是正确和有效的。

关键词：定向井非线性偏微分方程杆管支反力动态预测状态空间法

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定向井抽油杆柱纵横扭耦合振动仿真研究

振动工程学报 2024年第11期37卷 1936-1949页

作者：王宏博孙秀荣李凤鑫李伟成辛顺王长亮李东芳海洋石油工程股份有限公司天津300451 河北环境工程学院河北秦皇岛066102 燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004

抽油杆柱是由接箍与抽油杆通过螺纹连接组成的细长杆柱。对抽油杆柱动力学行为的研究是预防抽油杆柱失效破坏,降低油井运行成本的基础。针对抽油杆柱的纵横扭耦合振动,提出杆管摩擦力产生的绕轴扭矩是扭转振动的激励这一观点。考虑摩擦... 详细信息

抽油杆柱是由接箍与抽油杆通过螺纹连接组成的细长杆柱。对抽油杆柱动力学行为的研究是预防抽油杆柱失效破坏,降低油井运行成本的基础。针对抽油杆柱的纵横扭耦合振动,提出杆管摩擦力产生的绕轴扭矩是扭转振动的激励这一观点。考虑摩擦力对杆柱纵横扭耦合振动的影响,建立了具有初弯曲的定向井抽油杆柱在顶端位移激励、底端载荷激励、弯曲井眼轨道激励与油管约束条件下的纵横扭耦合振动仿真模型。采用四阶龙格-库塔法实现了对仿真模型的求解和对杆柱动力学行为的仿真模拟。仿真结果表明:杆柱的纵横扭耦合振动对杆柱纵向、横向振动仿真结果均有影响,相对来说对纵向振动的影响并不明显;油井造斜段的杆管接触力大,杆柱受压段的杆管碰撞严重,因此油井的造斜段与杆柱的受压段为杆管偏磨的危险点;正常预紧情况下,杆柱的扭转振动不足以导致抽油杆柱脱扣,但当接箍螺纹预紧力降至杆柱的最大扭矩以下后,扭转振动即可能导致抽油杆柱脱扣。

关键词：耦合振动抽油杆柱定向井轨道激励摩擦扭矩

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定向井井眼轨迹最优化设计方法研究

天然气工业 2000年第1期20卷 57-60页

作者：张焱李骥刘坤芳曹里民吴爽余雷施太和辽河油田钻采工艺研究院西南石油学院石油工程系

现有的井眼轨迹设计方法有很多种，涉及到二维的方法和三维方法。但它们有一个共同的缺点，就是设计出来的井眼轨迹不能从定量的角度确信为一条可行的最优轨迹。为此，文章把非线性不等式约束下非线性目标函数的非线性数学规划理论引入... 详细信息

现有的井眼轨迹设计方法有很多种，涉及到二维的方法和三维方法。但它们有一个共同的缺点，就是设计出来的井眼轨迹不能从定量的角度确信为一条可行的最优轨迹。为此，文章把非线性不等式约束下非线性目标函数的非线性数学规划理论引入到定向井井眼轨迹的最优化设计中，提出了定向井井眼轨迹设计定量意义上的最优化方法。为讨论方便，文中以常用的双增型剖面为例，讨论其最优化的设计方法，并进行了方位漂移设计。应用此文的研究思路，稍加修改就可以得到Ｓ型等井眼剖面的最优化设计方法。这些理论和模型已经利用ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ语言编制成为一个用户界面非常友好的软件ＧＪＹＨＳＪ，操作简单，使用方便。

关键词：定向井井眼轨迹优化设计钻井设计采油井

陆相多层砂岩油藏渗透率表征与定向井初期产能预测——以蓬莱19-3油田为例

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石油勘探与开发 2017年第1期44卷 97-103页

作者：刘彦成罗宪波康凯李廷礼蒋曙鸿张俊张章李云婷中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院天津300459 中海油研究总院北京100028

基于对蓬莱19-3油田多层砂岩油藏定向井初期产能主要影响因素的研究,提出基于岩相约束的渗透率解释模型,建立了适用于海上多层砂岩油藏的定向井初期产能预测公式。蓬莱19-3油田定向井初期产能主要影响因素为渗透率和含油饱和度。利用蓬... 详细信息

基于对蓬莱19-3油田多层砂岩油藏定向井初期产能主要影响因素的研究,提出基于岩相约束的渗透率解释模型,建立了适用于海上多层砂岩油藏的定向井初期产能预测公式。蓬莱19-3油田定向井初期产能主要影响因素为渗透率和含油饱和度。利用蓬莱19-3油田岩心、扫描电镜、铸体薄片、测井和生产动态等资料,综合考虑储集层宏观沉积特征和微观孔隙结构对渗透率的影响,建立了基于岩相约束的多层砂岩油藏渗透率解释新模型。在渗透率校正的基础上,引入电阻增大率表征含油饱和度的影响,修正Vandervlis的定向井产能公式,得到适用于陆相多层砂岩油藏定向合采井初期产能的计算公式。研究结果表明,考虑岩相约束后的渗透率并引入电阻增大率后的产能预测公式计算精度高。

关键词：多层合采渗透率表征含油饱和度定向井产能预测蓬莱19-3油田渤海湾盆地

定向井有杆抽油系统抽汲参数的优化设计和仿真模型

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石油学报 2008年第1期29卷 120-123页

作者：董世民王胜杰卢东风姬生柱侯维前王希涛燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 大庆油田第八采油厂黑龙江大庆163514

综合分析了复杂结构定向井井眼轨迹、杆管间摩擦力、抽油机悬点运动规律、抽油泵气体影响或供液不足的井下实际边界条件对抽油杆柱轴向振动的影响,建立了定向井抽油杆柱轴向振动仿真模型,利用该模型实现了悬点与泵示功图的自动快速仿真... 详细信息

综合分析了复杂结构定向井井眼轨迹、杆管间摩擦力、抽油机悬点运动规律、抽油泵气体影响或供液不足的井下实际边界条件对抽油杆柱轴向振动的影响,建立了定向井抽油杆柱轴向振动仿真模型,利用该模型实现了悬点与泵示功图的自动快速仿真。根据仿真示功图,建立了定向井有杆抽油系统效率的仿真模型。系统分析了定向井井眼轨道对杆管摩擦力、摩擦功率及系统效率的影响。综合考虑油井产能协调、油井配产、抽油机承载能力、抽油杆柱强度与电动机功率利用率等约束条件,以系统效率最高为目标函数,提出了定向井抽汲参数优化设计的计算机仿真方法,开发了定向井有杆抽油系统抽汲参数优化设计的计算机软件。现场试验结果表明,该软件系统具有较高的仿真精度。

关键词：定向井有杆抽油系统抽汲参数优化设计仿真模型

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定向井随钻井壁稳定预测方法及其应用

石油学报 2015年第10期36卷 1290-1298页

作者：吴超臧艳彬张东清吴军陈林刘超中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院北京100101 中石化重庆涪陵页岩气勘探开发有限公司重庆408014

常规井壁稳定预测方法不适用于定向井。根据岩石力学和地震反演原理提出随钻预测定向井稳定性的新方法,包括钻前预测与随钻修正2个操作步骤。通过分析地震数据与岩石力学参数之间的定量关系,建立了包含孔隙压力、地应力、岩石强度等井... 详细信息

常规井壁稳定预测方法不适用于定向井。根据岩石力学和地震反演原理提出随钻预测定向井稳定性的新方法,包括钻前预测与随钻修正2个操作步骤。通过分析地震数据与岩石力学参数之间的定量关系,建立了包含孔隙压力、地应力、岩石强度等井壁稳定参数和地震记录的非线性模型,基于其利用地震资料直接反演井壁稳定参数,实现钻前预测井壁稳定性,为钻井设计提供依据。实钻中结合定向井的实际施工情况,通过实时反演对钻前预测的井壁稳定数据模型进行随钻修正更新,及时优化调整钻井方案以避免工程复杂故障。该方法在涪陵页岩气田进行了应用,结合"井工厂"钻井作业模式,形成了井壁稳定预测现场操作方案。现场应用情况表明该方法预测精度较高,具有良好的实时操作性能,有利于定向井的安全快速钻井。

关键词：定向井井壁稳定随钻预测地震反演涪陵页岩气田 “井工厂”

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定向井套管应力随地应力条件的变化规律研究

石油学报 2005年第1期26卷 109-112页

作者：李军陈勉张辉中国石油大学石油天然气工程学院北京102249

基于坐标变换方法建立了适用于任意井眼轨迹的定向井套管应力三维有限元计算模型。以室内岩心试验结果和现场常用套管尺寸为基础,研究了三种不同地应力条件下软、硬地层内套管最大有效应力随井斜角、方位角的变化规律。地应力条件包括:... 详细信息

基于坐标变换方法建立了适用于任意井眼轨迹的定向井套管应力三维有限元计算模型。以室内岩心试验结果和现场常用套管尺寸为基础,研究了三种不同地应力条件下软、硬地层内套管最大有效应力随井斜角、方位角的变化规律。地应力条件包括:上覆岩层压力为最大主应力且水平地应力均匀,上覆岩层压力为最大主应力且水平地应力非均匀,上覆岩层压力为中间主应力。计算结果表明,复杂的原地应力场、井眼轨迹及地层性质对定向井套管的受力状态有重要影响,各种组合条件下均存在井眼轨迹优选值。在油井设计时,应充分考虑这些特点,合理确定井眼轨迹。

关键词：定向井套管应力地应力井眼轨迹有限元分析

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定向井潜油电泵举升系统工艺设计

天然气工业 2004年第11期24卷 70-72页

作者：刘永辉李颖川刘建仪赵西轩西南石油学院 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室.西南石油学院中原油田采油一厂

针对潜油电泵生产过程中的实际问题,应用节点系统分析方法并以潜油电泵为函数节点,结合潜油电泵特性曲线,建立了定向井潜油电泵举升系统设计的数学模型。该模型综合考虑了地层与潜油电泵抽油系统的供排协调关系,定向井套管内径与潜油电... 详细信息

针对潜油电泵生产过程中的实际问题,应用节点系统分析方法并以潜油电泵为函数节点,结合潜油电泵特性曲线,建立了定向井潜油电泵举升系统设计的数学模型。该模型综合考虑了地层与潜油电泵抽油系统的供排协调关系,定向井套管内径与潜油电泵外径的间隙、潜油电泵长度以及潜油电泵弯曲角对潜油电泵工作的影响。避免因下泵深度处狗腿度引起潜油电泵损坏失效。该数学模型还考虑了举升过程井筒径向传热和潜油电机发热引起的温度升高,在预测不同产液量下潜油电泵举升系统压力温度分布时,将井口温度作为未知量,避免了因井口温度值不准确而产生的计算误差。文中以渤海油田CB-A19井为例,给出了潜油电泵举升系统工艺设计结果。

关键词：潜油电泵定向井举升井口温度产液量泵特性抽油系统损坏计算误差曲线