[发明专利]一种变间距注塑抽油杆柱

说明书

技术领域

本发明涉及油田采油技术领域，特别是提供一种变间距注塑抽油杆柱，是一种安装有变间距注塑扶正器的抽油杆柱。

背景技术

按井眼轨迹类型可将采油井分为垂直井和定向井，抽油杆柱在井下往复运动受井壁约束，在垂直井中，抽油杆柱下部受压上部受拉，在受压条件下，容易发生失稳，继而与油管接触并发生偏磨，出现断、脱等事故，造成经济损失。而在定向井中，由于井眼轨迹的约束，抽油杆柱在复杂外载荷作用下，可能会在全井段与井壁发生接触，造成偏磨、断脱。而目前油田采用的防偏磨措施主要有扶正器、防偏磨接箍和注塑杆等，这些方法虽然取得了一定效果，但还是无法彻底解决偏磨问题，因为其扶正器位置分布都是以等间距或经验公式确定位置。其中固定等间距注塑扶正器抽油杆是新出现的防偏磨技术，但其上注塑扶正块的使用数量和位置都是固定的，其缺点为，一方面可能无法保证载荷较大时抽油杆柱不失稳，另一方面在轴向载荷较小处造成浪费，更会增加抽油机负荷。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种变间距注塑抽油杆柱，是一种安装有变间距注塑扶正器的抽油杆柱，从而既达到防止抽油杆柱失稳，又达到节省扶正器个数，减少摩阻和重量的目的。其对减少杆体与油管摩擦、减少注塑扶正器的用量、延长抽油杆柱和油管使用周期、降低作业成本具有十分重要的意义。

为了达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种变间距注塑抽油杆柱，根据井眼轨迹及抽油杆柱在井下的受力变形，计算扶正器位置，在计算所得到的位置上将扶正器注塑到抽油杆上，使抽油杆柱本体或接箍不与油管接触发生偏磨。

所述的抽油杆柱由目前油田使用的标准抽油杆组成，所述扶正器为任何具有一定强度的低摩擦系数的高分子材料，采用注塑的方式加以成型，并与抽油杆本体固结。

所述的扶正器注塑位置根据不同的井眼轨迹特征，可以采用欧拉公式或有限元方法计算。注塑位置具有不等间距特征，从而达到节省扶正器个数，减少摩阻和重量的目的。

本发明与现有技术相比较，具有以下突出的优点：

本发明提供一种安装有变间距扶正器的注塑抽油杆柱。从而既达到防止抽油杆柱本体或接箍不与油管接触发生偏磨，又达到节省扶正器个数，减少摩阻和重量的目的。其对减少杆体与油管摩擦、减少注塑扶正器的用量、延长抽油杆柱和油管使用周期、降低作业成本具有十分重要的意义。

附图说明

图1是直井中压杆稳定的欧拉公式设计的不等间距注塑抽油杆柱结构图

图2是不等间距注塑抽油杆结构放大图

图3是定向井三维井眼轨迹图

图4是定向井抽油杆柱地面示功图

图5是不同时刻标准抽油杆柱在定向井油管中的接触位置

图6是不同时刻标准抽油杆柱在定向井中的三维变形图

图7是不同时刻不等间距注塑抽油杆柱在定向井油管中的接触位置 

图8是不同时刻不等间距注塑抽油杆在定向井中的三维变形图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

一种变间距注塑抽油杆柱，根据井眼轨迹及抽油杆柱在井下的受力变形，计算扶正器位置，在计算所得到的位置上将扶正器注塑到抽油杆上，使抽油杆柱本体或接箍不与油管接触发生偏磨。

所述的抽油杆柱由目前油田使用的标准抽油杆组成，所述扶正器为任何具有一定强度的低摩擦系数的高分子材料，采用注塑的方式加以成型，并与抽油杆本体固结。

所述的扶正器安装的特定位置在直井中可以利用欧拉公式进行确定，在定向井中以有限元计算方法进行确定，为不等间距，以节省扶正器个数，减少摩阻和重量。

本发明的原理如下：

在直井中，利用的抽油杆柱动力学模型进行抽油杆柱动态载荷特征分析，计算抽油杆柱各个位置的轴力，根据受压杆稳定的临界条件（欧拉方程）确定出抽油杆柱注塑扶正器的位置；在定向井中，根据井眼轨迹特征和地面示功图数据，利用有限元节点迭代方法进行抽油杆柱三维空间构形计算，找出可能的接触位置，并将其作为注塑扶正器的安装位置。

本发明所采用的抽油杆柱力学模型如下：

1、在直井中的压杆稳定的欧拉公式

受压直杆屈曲的临界载荷为：

                                       (1)