[發明專利]測定三維井眼中抽油桿柱軸向力和側向力的方法及設備

有效

• 申請號: 201310629551.X
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103616117A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 齊海鷹;馬振;曲紹剛;彭松良;張成博;馮偉;任德強;鐘滿發;劉斐
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01L5/16
• 分類號: G01L5/16
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

1.一種測定三維井眼中抽油桿柱軸向力和側向力的方法，其特征是，所述的方法具體包括：

獲取三維井眼的軌跡測點數據；

從所述軌跡測點數據中選取任意兩個數據點之間的抽油桿柱作為一個桿柱單元；

采集所述桿柱單元的曲率、長度、有效重力、所述桿柱單元的橫截面的慣性矩、所述桿柱單元的彈性模量；

采集所述桿柱單元對應的軌跡測點的第一井斜角、第二井斜角、第一方位角以及第二方位角、井眼的摩阻系數、沖程、沖次、油管內液體動力粘度、泵深以及油管內徑與抽油桿直徑之比；

根據所述桿柱單元的曲率、長度、有效重力、橫截面的慣性矩、彈性模量以及第一井斜角、第二井斜角、第一方位角以及第二方位角、井眼的摩阻系數、沖程、沖次、油管內液體動力粘度、泵深以及油管內徑與抽油桿直徑之比確定所述桿柱單元的第二端的軸向力、第一端的軸向力、所述桿柱單元單位長度的側向力；

根據所述桿柱單元的第二端的軸向力、第一端的軸向力、所述桿柱單元單位長度的側向力確定三維井眼中抽油桿柱的軸向力和側向力。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征是，根據所述桿柱單元的曲率、長度、有效重力、橫截面的慣性矩、彈性模量以及第一井斜角、第二井斜角、第一方位角以及第二方位角、井眼的摩阻系數、沖程、沖次、油管內液體動力粘度、泵深以及油管內徑與抽油桿直徑之比確定所述桿柱單元的第二端的軸向力、第一端的軸向力、所述桿柱單元單位長度的側向力具體包括：

根據所述桿柱單元的曲率、長度、有效重力、橫截面的慣性矩、彈性模量以及第一井斜角、第二井斜角、井眼的摩阻系數、沖程、沖次、油管內液體動力粘度、泵深以及油管內徑與抽油桿直徑之比確定所述桿柱單元的第二端的軸向力、單位長度的側向力與第一端的軸向力的關系式，稱為第一關系式；

根據所述桿柱單元的曲率、長度、有效重力、第一井斜角、第二井斜角、第一方位角以及第二方位角確定所述桿柱單元的第二端的軸向力、第一端的軸向力與全角平面上的總側向力的關系式，稱為第二關系式；

根據所述桿柱單元的長度、有效重力、第一井斜角、第二井斜角、第一方位角以及第二方位角確定所述桿柱單元的副法線方向上的總側向力，稱為第三關系式；

根據所述全角平面的總側向力、副法線方向上的總側向力確定三維井眼中的所述桿柱單元單位長度的側向力，稱為第四關系式；

根據所述第一關系式、第二關系式、第三關系式、第四關系式確定所述桿柱單元的第二端的軸向力、第一端的軸向力、所述桿柱單元單位長度的側向力。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征是，根據所述桿柱單元的曲率、長度、有效重力、橫截面的慣性矩、彈性模量以及第一井斜角、第二井斜角、井眼的摩阻系數、沖程、沖次、油管內液體動力粘度、泵深以及油管內徑與抽油桿直徑之比確定所述桿柱單元的第二端的軸向力、單位長度的側向力與第一端的軸向力的關系式，稱為第一關系式具體包括：

根據所述桿柱單元的曲率以及長度確定所述桿柱單元的全角變化；

根據所述桿柱單元的橫截面的慣性矩、所述桿柱單元的彈性模量以及曲率確定變形引起的側向力；

根據所述沖程、沖次、油管內液體動力粘度、泵深以及油管內徑與抽油桿直徑之比確定抽油桿柱加速運動和液體阻力在所述桿柱單元上產生的軸向力；

根據所述桿柱單元的全角變化、長度、有效重力、井眼的摩阻系數、變形引起的側向力、抽油桿柱加速運動和液體阻力在所述桿柱單元上產生的軸向力以及所述的第一井斜角、第二井斜角確定所述桿柱單元的第二端的軸向力、單位長度的側向力與第一端的軸向力的關系式，稱為第一關系式。