[發(fā)明專利]一種定向井桿管偏磨自動判識方法

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• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN111005712A
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 辛宏;劉漢斌;趙春;牛彩云;石海霞;樊松;郭靖;韓二濤;梁毅;雷宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B47/009
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 王艾華

1.一種定向井桿管偏磨自動判識方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)在井口懸繩器上及游梁下方分別安裝載荷傳感器和位移傳感器，對抽油桿的載荷和位移進(jìn)行測量；

2)將測量到的抽油桿的載荷、位移信號傳至井組控制箱內(nèi)的控制終端RTU，控制終端RTU將載荷、位移信號通過井組天線以波的形式傳至主站中心的接收天線；

3)主站中心的無線服務(wù)器將接收天線接收到的載荷、位移信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并傳至站內(nèi)計(jì)算機(jī)；

4)通過站內(nèi)計(jì)算機(jī)安裝的桿管偏磨自動判識軟件，判斷桿管是否發(fā)生偏磨，對偏磨嚴(yán)重井進(jìn)行提示報(bào)警。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種定向井桿管偏磨自動判識方法，其特征在于，步驟4)中，自動判識軟件判斷方法為：

利用抽油桿的載荷、位移與時間的變化規(guī)律得到光桿示功圖；建立上、下沖程桿管摩擦力計(jì)算數(shù)學(xué)模型，通過對上下沖程過程中桿柱受力分析，來對比計(jì)算桿管摩擦力大小；如果計(jì)算上下沖程中，桿管摩擦力為0，則抽油桿與油管無摩擦；如果桿管摩擦力大于0，則油井存在在“狗腿”或油管彎曲變形現(xiàn)象，抽油桿與油管有摩擦，所述“狗腿”現(xiàn)象為：井眼全角變化率引起的管桿彎曲。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種定向井桿管偏磨自動判識方法，其特征在于，如果下沖程桿管摩擦力大于0，上沖程桿管摩擦力為0，則偏磨是由于抽油桿發(fā)生失穩(wěn)變形而引起。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種定向井桿管偏磨自動判識方法，其特征在于，如果上、下沖程桿管摩擦力均大于0，則偏磨是由于“狗腿”或油管彎曲變形而引起的。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種定向井桿管偏磨自動判識方法，其特征在于，桿管摩擦力計(jì)算模型如下：

上沖程時，懸點(diǎn)載荷P_上為：

P_上＝P_靜上+P_慣上+P_振+P_摩上

其中：

振動載荷P_振忽略不計(jì)；

靜載荷P_靜上＝W_r+W_l，

抽油桿自重：

柱塞上部液柱載荷：

慣性載荷

摩擦載荷P_摩上＝P_桿管上+P_泵塞上+P_管液，

柱塞和泵筒間的摩擦力

油液和油管間的液體摩擦力

式中：

P_靜上——上沖程時的懸點(diǎn)靜載荷，N；

ρ_s——抽油桿(鋼)的密度，ρ_s＝7850kg/m3；

g——重力加速度，m/s²；

A_ri——第i級抽油桿的截面積，m²；

L_i——第i級抽油桿的長度，m；

q_ri——第i級抽油桿單位長度的重量，N/m；

P_桿管上——上沖程時抽油桿與油管間的摩擦力，N；

P_慣上——上沖程時的慣性載荷，N；

P_振——上沖程時的振動載荷，N；

P_摩上——上沖程時的摩擦載荷，N；

d_p——抽油泵柱塞直徑，m；

δ——抽油泵柱塞與泵筒半徑上的間隙，m；

下沖程時，懸點(diǎn)載荷P_下＝P_靜下-(P_慣下+P_振)-P_摩下；

其中：振動載荷P_振忽略不計(jì)；

靜載荷P_靜下＝W_r-W_f；

慣性載荷

摩擦載荷P_摩下＝P_桿管下+P_泵塞下+P_桿液+P_閥，

式中：

W_f——油井產(chǎn)出液對抽油桿柱的浮力，N；

A_P——柱塞橫截面積，m²；

n——抽油機(jī)沖刺，min^-1；

ξ——由試驗(yàn)確定的流量系數(shù)；

A₀——游動閥閥孔橫截面積，m²；

S——抽油機(jī)沖程，m；

P_桿管下——下沖程時抽油桿與油管間的摩擦力，N；

P_泵塞下——柱塞和泵筒間的半干摩擦力，N；

P_桿液——抽油桿和油柱間的液體摩擦力，N；

P_閥——液流流過游動閥所產(chǎn)生的液體摩擦力，N；

P_靜下——下沖程時的懸點(diǎn)靜載荷，N；

P_慣下——下沖程時的慣性載荷，N；

P_摩下——下沖程時的摩擦載荷，N。