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抽油机井杆管偏磨是指油井生产过程中,抽油杆柱与油管内壁之间产生摩擦而导致的杆管磨损失效现象。现场统计表明,进入油田开发中、后期,抽油机井杆管偏磨现象尤为突出。杆管偏磨现象严重影响了油井的正常生产,有效的预测偏磨将为偏磨防治提供重要的理论依据。
偏磨是抽油杆管的一种力学失效行为,它的产生原因及发生位置与抽油杆柱的受力及变形紧密相关。因此,分析偏磨成因,描述抽油杆柱的受力及变形是预测偏磨的关键。通过抽油机井偏磨成因分析,根据经典的静力学分析建立了定向井抽油杆柱拟静态三维力学模型,给出了抽油杆柱三维力学平衡方程和弯矩平衡方程,对于杆柱上每个单元的载荷和应力结合边界条件使用力学上的位移约束法递推求解。该模型同时考虑了杆柱法向载荷和轴向载荷以及初始弯矩对于抽油杆柱形变的影响,可以快速计算出杆管之间可能的接触以及摩擦力。使用该模型,可对有杆泵定向井进行相关设计计算,包括杆柱受力状况校核、杆柱与扶正器位置设计等。
研究定向井抽油杆扶正优化,结合现场钻井的井眼轨迹,进行个性化设计;最后编制定向井机采系统机、杆、泵优化软件,并在现场推广应用200多井,取得了较好的效果。