定向井螺杆泵采油技术.pdfVIP

维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第 3O卷 第 4期 2006年8月 JOuRNAIOFDAQING PETROlEUM INSTITUTE Vo1．30 No．4 Aug． 2006 定 向井螺杆泵采油技术 苗新蕾 ，胥宏峰 ，孙庆义。 (1．大庆油 田有限责任公司 第一采油厂 ，黑龙江 大庆 163000； 2．大庆石油管理局 创业集团，黑龙江 大庆 163517) 摘 要 ：定向井螺杆泵适用于过渡带 、稠油 、出砂 、家属区等生产井 ，其抽油杆柱的偏磨和断脱现象突 出．为此 ．建立 了定向井螺杆泵抽油杆柱力学模型，利用 ANSYS有 限元软件对其进行了瞬态动力学分析 ，提 出了扶正器和导向器合理 布置方案．现场试验结果表明．使用该项技术前 、后螺杆泵井的平均免修期分别为 209d和 439d．能够满足油井生产需 要 ． 关 键 词 ：定向井 ；螺杆泵 ；导向器 ；有 限元模型 中图分类号 ：TE355 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—1891(2006)04—0036—03 定向井具有 占地面积小 、噪音低等优点．目前大庆萨中油 田共有闹市 区、过渡带 、稠油 以及出砂等适 用于螺杆泵生产的抽油机 、电泵定向井407口．定向井抽油杆柱存在不同程度的 “狗腿度”现象 ，受力 比较 复杂，为保证螺杆泵在定向井中的正常运转 ，需开展导向装置的设计和扶正措施 、导 向措施 的合理分布配 置的研究． 1 理论分析 1．1 瞬态有 限元模型 定向井螺杆泵抽油杆柱与直井螺杆泵抽油杆柱的运动相同，动力源将 动力传递给驱动头_1]，通过驱动头减速后 ，由方卡子将动力传递给光杆 ，再 经与光杆连接的抽油杆柱将动力直接传至螺杆泵．定 向井抽油杆柱 的有 限元模型见 图 1．杆柱在旋转 的过程中受轴 向力_2]F，液体 的摩擦力矩 M ，泵转子间由过盈配合产生的摩擦转矩 M 。和泵进 出口压差产生的反 转矩 M略，通过计算可直接得 出．在对抽油杆柱进行瞬态有 限元计算 时_3]，还应考虑重力、惯性力、振动的影响．其 中惯性力 、振动随时间变化， 且与速度和加速度有关． 在建立抽油杆柱有限元模型时，以杆柱和油管整体为研究对象 ，将井 口简化成 5个方 向的固定铰支，井底简化成 3个方向的固定铰支，杆柱与 图1 定向井螺杆泵抽油杆 柱有限元模 型 油管之间的接触边界用 ANSYS有限元软件的 CONTA178单元模拟．另 外，定向井在造斜点处需要安装导向器，在有限元计算时，用 2个重合节点在整个 自由度上的耦合来模拟． 1．2 瞬态动力学分析 ． 抽油杆柱在油管内做旋转运动，并产生加速度和惯性力．在动载荷 的作用下，结构将发生振动，各量 均随时间而变化 ，因而计算时要考虑惯性力及振动的影响． 弹性动力学的平衡方程[4]为 ， +f。一 ，在 域内 ． (1) 几何方程为 收稿 日期 ：2006一O5—23；审稿人 ：刘 巨保 ，姜民政 ；编辑：任志平 作者 简介：苗新蕾 (1965一)，男 ，硕士 ，T程师 ，主要从事采油T程方面的研究 ·36 · 维普资讯 第 4期 苗新蕾等 ：定 向井螺杆泵采油技术 e 一 (1l +ll)／2，在V域 内 ． (2) 物理方程为