[发明专利]一种定向井杆管偏磨自动判识方法

权利要求书

1.一种定向井杆管偏磨自动判识方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在井口悬绳器上及游梁下方分别安装载荷传感器和位移传感器，对抽油杆的载荷和位移进行测量；

2)将测量到的抽油杆的载荷、位移信号传至井组控制箱内的控制终端RTU，控制终端RTU将载荷、位移信号通过井组天线以波的形式传至主站中心的接收天线；

3)主站中心的无线服务器将接收天线接收到的载荷、位移信号转换为数字信号并传至站内计算机；

4)通过站内计算机安装的杆管偏磨自动判识软件，判断杆管是否发生偏磨，对偏磨严重井进行提示报警。

2.根据权利要求1所述的一种定向井杆管偏磨自动判识方法，其特征在于，步骤4)中，自动判识软件判断方法为：

利用抽油杆的载荷、位移与时间的变化规律得到光杆示功图；建立上、下冲程杆管摩擦力计算数学模型，通过对上下冲程过程中杆柱受力分析，来对比计算杆管摩擦力大小；如果计算上下冲程中，杆管摩擦力为0，则抽油杆与油管无摩擦；如果杆管摩擦力大于0，则油井存在在“狗腿”或油管弯曲变形现象，抽油杆与油管有摩擦，所述“狗腿”现象为：井眼全角变化率引起的管杆弯曲。

3.根据权利要求2所述的一种定向井杆管偏磨自动判识方法，其特征在于，如果下冲程杆管摩擦力大于0，上冲程杆管摩擦力为0，则偏磨是由于抽油杆发生失稳变形而引起。

4.根据权利要求2所述的一种定向井杆管偏磨自动判识方法，其特征在于，如果上、下冲程杆管摩擦力均大于0，则偏磨是由于“狗腿”或油管弯曲变形而引起的。

5.根据权利要求2所述的一种定向井杆管偏磨自动判识方法，其特征在于，杆管摩擦力计算模型如下：

上冲程时，悬点载荷P_上为：

P_上＝P_静上+P_惯上+P_振+P_摩上

其中：

振动载荷P_振忽略不计；

静载荷P_静上＝W_r+W_l，

抽油杆自重：

柱塞上部液柱载荷：

惯性载荷

摩擦载荷P_摩上＝P_杆管上+P_泵塞上+P_管液，

柱塞和泵筒间的摩擦力

油液和油管间的液体摩擦力

式中：

P_静上——上冲程时的悬点静载荷，N；

ρ_s——抽油杆(钢)的密度，ρ_s＝7850kg/m3；

g——重力加速度，m/s²；

A_ri——第i级抽油杆的截面积，m²；

L_i——第i级抽油杆的长度，m；

q_ri——第i级抽油杆单位长度的重量，N/m；

P_杆管上——上冲程时抽油杆与油管间的摩擦力，N；

P_惯上——上冲程时的惯性载荷，N；

P_振——上冲程时的振动载荷，N；

P_摩上——上冲程时的摩擦载荷，N；

d_p——抽油泵柱塞直径，m；

δ——抽油泵柱塞与泵筒半径上的间隙，m；

下冲程时，悬点载荷P_下＝P_静下-(P_惯下+P_振)-P_摩下；

其中：振动载荷P_振忽略不计；

静载荷P_静下＝W_r-W_f；

惯性载荷

摩擦载荷P_摩下＝P_杆管下+P_泵塞下+P_杆液+P_阀，

式中：

W_f——油井产出液对抽油杆柱的浮力，N；

A_P——柱塞横截面积，m²；

n——抽油机冲刺，min^-1；

ξ——由试验确定的流量系数；

A₀——游动阀阀孔横截面积，m²；

S——抽油机冲程，m；

P_杆管下——下冲程时抽油杆与油管间的摩擦力，N；

P_泵塞下——柱塞和泵筒间的半干摩擦力，N；

P_杆液——抽油杆和油柱间的液体摩擦力，N；

P_阀——液流流过游动阀所产生的液体摩擦力，N；

P_静下——下冲程时的悬点静载荷，N；

P_惯下——下冲程时的惯性载荷，N；

P_摩下——下冲程时的摩擦载荷，N。