专利名称：一种变间距注塑抽油杆柱的制作方法
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。
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。
具体实施例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
MI y O Si \,、
Pi =——^)(1)
(μ )2 πι'π
式中#为长度系数；当扶正器简化为简支时ι = 1 为杆柱挠度曲线近似为一正弦曲线时半波长的个数；应为一无因次因子，如果不考虑周围液体对杆柱的支撑作用时， β绍0，m = 1 ；i /为抽油杆柱刚度，单位为Nm2 为抽油杆柱段长，单位为m。芎为抽油杆柱所受轴向力，单位为N。由(1)式可解出在下端载荷巧作用时的两个扶正器之间的最大间距I根据得到的间距计算抽油杆柱在下一个扶正器位置处所受的轴向压力为 Pm = 4-1 - ^ 填 + PEhA +J^(2) 式中P为抽油杆柱密度，单位为kg/m3;畔为抽油杆柱单位质量，单位为kg 力摩擦系数；找为正压力；^为液体的粘滞阻力。由( 式解出每段杆柱的轴向压力，再代入(1)式计算下一个扶正器位置，直到尽为零即杆柱中和点时为止。此方法建立在弹性受压直杆模型基础上，以抽油杆柱不失稳
为前提。计算得到的注塑扶正器安放位置比较密集，偏于安全。
2、定向井中抽油杆柱的有限元模型 抽油杆柱的有限元动力学方程为
权利要求
1.一种变间距注塑抽油杆柱，其特征在于，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，与抽油杆本体固结，使抽油杆本体或接箍不与油管接触发生偏磨；所述扶正器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。
2.根据权利要求1所述的一种变间距注塑抽油杆柱，其特征在于，根据不同的井眼轨迹特征，扶正器注塑位置选择欧拉公式或有限元方法之一进行计算。
3.根据权利要求1所述的一种变间距注塑抽油杆柱，其特征在于，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。
全文摘要
本发明涉及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。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。
文档编号E21B17/10GK102305031SQ20111019993
公开日2012年1月4日 申请日期2011年7月18日 优先权日2011年7月18日
发明者姚斌, 狄勤丰, 王文昌, 胡以宝, 陆梅 申请人:上海大学