一种油井防偏用内衬油管下入井段的确定方法

摘要

一种油井防偏用内衬油管下入井段的确定方法，属于石油工业采油工程领域。含有以下步骤；步骤1、井下抽油杆、油管之间摩阻的确定；步骤2、确定抽油杆柱微元体的受力；步骤3、确定内衬油管下入井段；计算出的节点轴向力，轴向应力变大两节点间的井段，即为内衬油管下入的井段。本发明的有益效果是：克服了内衬油管下入井段凭经验确定的弊端，合理使用内衬油管，起到了防止抽油杆、油管偏磨的作用，现场80余井次的应用，成功率100%。

主权项

一种油井防偏用内衬油管下入井段的确定方法，其特征在于含有以下步骤；步骤1、井下抽油杆、油管之间摩阻的确定；a、抽油杆段在井筒狗腿平面的侧压力N_dp；$N_{\mathrm{dp}}=q_{r}L\cos {\gamma }_n+2P\sin \frac{\beta }{2}+\cos 2\beta ;$b、抽油杆柱段在与狗腿平面相垂直方向的侧压力N_p；N_p=q_rLcosγ₀；C、三维井筒中，抽油杆柱段的总侧压力N由N_dp和N_p垂直迭加；$N=\overline{N_{\mathrm{dp}}^2+N_p^2};$D、井下抽油杆、油管之间的摩阻F；F=fN；其中：$\sin \frac{\beta }{2}=\overline{{\sin }^2\left(\frac{{\theta }_2-{\theta }_1}{2}\right)+{\sin }^2\left(\frac{{\phi }_2-{\phi }_1}{2}\right)\sin {\theta }_1\sin {\theta }_2}$$\cos {\gamma }_n=\left[\frac{\sin \left(\frac{{\theta }_1-{\theta }_2}{2}\right)}{\sin \frac{\beta }{2}}\right]\sin \left(\frac{{\theta }_2+{\theta }_1}{2}\right)$$\cos {\gamma }_0=\frac{\sin {\theta }_1\sin {\theta }_2\sin ({\phi }_2-{\phi }_1)}{\sin \beta };$式中：q_r‑抽油杆柱平均比重；L‑井筒内抽油杆柱的长度，m；P‑抽油杆柱下端轴向力，N；γ_n‑井筒主法线方向与重力矢量之间的夹角；β‑井眼全角；θ₁、φ₁‑分别为抽油杆柱段上端井斜角和方位角；θ₂、φ₂‑分别为抽油杆柱段下端井斜角和方位角；f‑摩擦系数；步骤2、确定抽油杆柱微元体的受力；计算斜井抽油杆柱轴向载荷采用分段迭加法；将抽油杆柱自下而上分成若干个微元小段；任一小段微元体的受力情况为：a、抽油杆与油管之间的摩擦力F₁；F₁=δF,b、抽油杆与液体间的摩擦力F₂；$F_2=2\mathrm{\pi \mu \delta L}\frac{(m^2+1)V}{(m^2-1)\ln m-(m^2+1)},$C、油管与液体间的摩擦力F₃；$F_3=\frac{F_2}{1.3}\delta ,$D、微元体抽油杆柱惯性力F₄；$F_4=\frac{q_{r}L}{g}{a}_r;$E、微元体重力F₅；F₅=q_rL；F、抽油杆柱i+1节点处的轴向力P_i+1；$P_{i+1}=P_i+F_1+F_2+F_3+F_4\cos \left(\frac{{\alpha }_{i+1}+{\alpha }_i}{2}\right);$式中：m‑油管内直径与抽油杆直径之比；μ‑液体黏度，mPa.s；V‑抽油杆运行时的速度，m/min；α_r‑抽油杆柱加速度；α_i+1、α_i‑任意两微元节点处的井斜角；步骤3、确定内衬油管下入井段；a、抽油杆最下端处（i=0）的载荷；上冲程时，抽油杆最下端处的载荷是柱塞上的有效液柱载荷；下冲程时，抽油杆最下端载荷是作用在杆柱下部的液体压力；b、利用i+1节点处的轴向力与i节点处的轴向力关系式，抽油杆最下端向上逐单计算各节点处的轴向力，直到井口；C、当i+1节点是抽油杆变径处时，在轴向力上迭加以浮力F₆；P_i+1=P_i‑F₆；F₆=γ₁(A_i+1‑A_i)H_i；式中：γ_i‑液体的密度；A_i‑i节点处的截面积m²；A_i+1‑i+1节点处的截面积m²；H_i‑i节点处距离井口的长度m；D、确定内衬油管下入的井段；对于计算出的节点轴向力，轴向应力变大两节点间的井段，即为内衬油管下入的井段。