聚合物驱抽油机井杆柱力学试验研究

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大庆油田自聚合物驱开采以来,在采油工艺上暴漏出一个严重的问题:抽油杆与油管偏磨比水驱时速度和程度加剧,主要原因是聚合物驱采出液比水驱油井的粘度增加,导致与粘度有关的各种摩擦力增加,聚合物驱抽油机井见聚后下行阻力较水驱时增大,使得抽油杆柱失稳产生纵向弯曲的变形波数增加,同时由于聚合物溶液属于粘弹性流体,在抽油杆和油管环形空间流动时,对抽油杆产生法向力。因此抽油杆在下行阻力和法向力双重作用下,与油管偏磨加剧,杆断率增加,作业井次明显增加。影响聚合物驱油井生产;同时作业费用增加,使得采油成本加大。 本文针对此问题,采用了理论分析与模型实验研究相结合的方法,采用编程计算出抽油杆柱变形情况,并以此采取相应的防偏磨措施。具体研究方法:首先分析了聚合物驱后采出液粘度变化情况;然后建立了抽油杆柱上、下冲程受力的计算模型;进行了抽油杆在粘弹性流体中运动的阻力试验研究,分别建立法向力试验装置、测试抽油泵阻力试验装置和抽油泵凡尔阻力试验装置,并回归了抽油泵下行阻力的计算公式。其次根据抽油杆柱静力分析的基本方法,利用了有限元研究此问题,编制了相应程序;建立了抽油杆柱受力变形的实验装置用以验证理论分析的正确性。最后对现场的实际抽油杆柱进行计算,并根据计算结果采取相应的防偏磨措施,有效减缓杆柱偏磨,延长了检泵周期,取得良好的经济效益。
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