[发明专利]一种通过测试光杆直径确定悬点载荷的方法

说明书

一种通过测试光杆直径确定悬点载荷的方法，涉及石油工程技术领域，特别是抽油机井的示功图测试技术，先分别测试抽油机井光杆无负载时的直径D₀以及光杆在抽油过程中的直径D，然后再按公式确定抽油过程中光杆悬点载荷，即确定光杆在抽油过程中运动至任意点光杆直径为D时所对应的悬点载荷，本发明仅需对抽油机井光杆无负载时的直径D₀和光杆在抽油过程中的直径D进行测试，就能达到确定悬点载荷的目的，本发明安全、快捷、简易、方便。

技术领域

本发明涉及石油工程技术领域，特别是抽油机井的示功图测试技术。

背景技术

抽油机井在抽油过程中的工况复杂多变，悬点载荷包括杆柱载荷、液柱载荷、振动载荷、惯性载荷以及各种摩擦载荷，在抽油机带动光杆上下往复运动时，上述各类载荷均作周期性变化。悬点载荷是构成示功图的重要参数之一，而示功图是对抽油系统进行工况分析、确定工艺参数、选择抽油设备的重要手段。

目前求取悬点载荷的方法主要有两种：

1、现场测试

现场通过安装称重传感器测量悬点载荷。称重传感器在悬点载荷作用下产生弹性变形，使粘贴在它表面的电阻应变片也随同产生变形，电阻应变片变形后，其阻值将会发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化信号直接数字化，从而完成了将悬点载荷进行数字化的过程。

2、理论计算

当不具备测试条件时，一般借用国内外已发表的各种载荷（含杆柱载荷、液柱载荷、振动载荷、惯性载荷以及各种摩擦载荷）组合在一起的计算公式，预测悬点载荷。

现场测量悬点载荷需要停机卸载才能安装载荷传感器，一方面停机影响产量，另一方面操作复杂不方便，且安全性差，只要抽油机工作就一直承受交变载荷，所以其故障率高，使用寿命短，因油井一般分布广散，载荷传感器的维护和更换繁琐，并且载荷传感器存在零点漂移等问题。而理论计算往往因为影响摩擦载荷的井液粘度未知而无法得到准确的悬点载荷。

发明内容

本发明的目的是提出一种便捷、简易、安全、准确获取悬点载荷的通过测试光杆直径确定悬点载荷的方法。

本发明包括以下步骤：

1）测试抽油机井光杆无负载时的直径D₀；测试光杆在抽油过程中的直径D；

2）按下列公式确定抽油过程中光杆悬点载荷（即确定光杆在抽油过程中运动至任意点光杆直径为D时所对应的悬点载荷）：

其中，最大悬点载荷：

最小悬点载荷：

其中：F为悬点载荷，单位：N；

F_max为最大悬点载荷，单位：N；

F_min为最小悬点载荷，单位：N；

D₀为光杆无负载时的直径，单位：m；

D为抽油过程中光杆的直径，单位：m；

E为钢的弹性模量，2.1×10¹¹Pa；

D_min为抽油过程中光杆的最小直径，单位：m；

D_max为抽油过程中光杆的最大直径，单位：m。

本发明以上技术方案的理论依据及公式推导：