連續(xù)抽油桿柱組合設(shè)計(jì)模板研究與應(yīng)用

肖 姝，杭發(fā)琴，賀啟強(qiáng)，高綜啟，徐文慶，劉常福

（勝利油田分公司采油工藝研究院，山東 東營(yíng) 257000）

連續(xù)抽油桿柱組合設(shè)計(jì)模板研究與應(yīng)用

肖 姝，杭發(fā)琴，賀啟強(qiáng)，高綜啟，徐文慶，劉常福

（勝利油田分公司采油工藝研究院，山東 東營(yíng) 257000）

連續(xù)抽油桿具有質(zhì)量輕、無節(jié)箍、下深大、防偏磨等優(yōu)勢(shì)，隨著油田不斷開發(fā)，其應(yīng)用規(guī)模也逐年增加。由于目前沒有規(guī)范的連續(xù)桿組合設(shè)計(jì)應(yīng)用方法，使得設(shè)計(jì)時(shí)工作量大、效率低、設(shè)計(jì)結(jié)果不準(zhǔn)確。根據(jù)勝利油區(qū)的油藏地質(zhì)特征、油井井況條件、生產(chǎn)參數(shù)等，通過設(shè)計(jì)計(jì)算，建立了連續(xù)抽油桿柱組合設(shè)計(jì)模板。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明：有效提高了工作效率和連續(xù)桿組合設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性，避免材料浪費(fèi)，節(jié)能降耗，提高系統(tǒng)效率，為油田應(yīng)用連續(xù)桿提供科學(xué)依據(jù)，實(shí)現(xiàn)油井高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行生產(chǎn)。

連續(xù)抽油桿；桿柱組合；設(shè)計(jì)模板

連續(xù)抽油桿比常規(guī)抽油桿具有質(zhì)量輕、無節(jié)箍、下深大，防偏磨等優(yōu)勢(shì)。隨著非常規(guī)油藏的不斷開發(fā)，連續(xù)桿在勝利油田使用規(guī)模逐年增加，主要應(yīng)用于低滲透油藏、稠油油藏、斜井、水平井、深井、偏磨井等；同時(shí)，探井試油生產(chǎn)中也普遍應(yīng)用，主要應(yīng)用于壓裂返排一體化施工、小泵深抽、連續(xù)試油舉升等。

根據(jù)現(xiàn)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及采油技術(shù)手冊(cè)，沒有規(guī)范的連續(xù)桿組合設(shè)計(jì)應(yīng)用方法，使得技術(shù)人員在進(jìn)行連續(xù)桿多級(jí)組合設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算工作量大，效率低。為保證生產(chǎn)，加快設(shè)計(jì)，通常簡(jiǎn)化計(jì)算方法，難以保證計(jì)算準(zhǔn)確性。為保證安全性，通常選用較大桿徑的連續(xù)桿組合設(shè)計(jì)，造成材料浪費(fèi)，投資增大，同時(shí)增大油井舉升設(shè)備的負(fù)載，能耗增加，降低了系統(tǒng)效率。最終導(dǎo)致連續(xù)抽油桿不能完全有效發(fā)揮其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)連續(xù)桿桿柱組合設(shè)計(jì)模板的研究，為油田應(yīng)用和選擇連續(xù)桿提供科學(xué)依據(jù)，節(jié)能降耗，降低成本，實(shí)現(xiàn)油井高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行生產(chǎn)。

連續(xù)抽油桿柱組合的選擇主要考慮生產(chǎn)參數(shù)（泵徑、沖程、沖次）、流體密度、下泵深度，在滿足抽油桿柱強(qiáng)度的前提下，根據(jù)等應(yīng)力范圍設(shè)計(jì)原則，確定合適的連續(xù)抽油桿柱組合形式。

1 計(jì)算模型

利用現(xiàn)有的常規(guī)抽油桿設(shè)計(jì)計(jì)算模型，根據(jù)等應(yīng)力范圍設(shè)計(jì)原則，采用API推薦的抽油桿強(qiáng)度計(jì)算方法，建立抽油桿柱組合計(jì)算模型，并根據(jù)修正古德曼圖進(jìn)行抽油桿強(qiáng)度校核。各級(jí)抽油桿長(zhǎng)度（一級(jí)為最下一級(jí)）計(jì)算公式［1］如下。

式中：f1、f2、f3、f4為各級(jí)抽油桿桿體截面積，mm2；q1、q2、q3、q4為各級(jí)抽油桿每米質(zhì)量，kg／m；Dp為泵徑，m；ρl為液體密度，kg／m3；Ll為動(dòng)液面深度，m；ρr為抽油桿鋼材密度，kg／m3；S為沖程，m；N為沖次，min－1；T為抽油桿屈服強(qiáng)度，MPa；SF為抽油桿使用系數(shù)，無量綱；PL為應(yīng)力比范圍，取0．8～1．0。

2 桿柱設(shè)計(jì)計(jì)算程序

應(yīng)用Visual C＋＋語言，根據(jù)抽油桿柱組合設(shè)計(jì)計(jì)算模型，編制滿足不同下泵深度、不同排量、不同泵型、不同沖程和沖次的多項(xiàng)組合循環(huán)的桿柱設(shè)計(jì)計(jì)算程序。抽油桿柱設(shè)計(jì)流程如圖1。

圖1 連續(xù)桿桿柱設(shè)計(jì)流程

3 建立設(shè)計(jì)模板

根據(jù)勝利油區(qū)的油藏地質(zhì)特征、油井井況條件、油區(qū)開發(fā)生產(chǎn)油井具備的抽油泵型號(hào)、生產(chǎn)參數(shù)、連續(xù)桿力學(xué)性能等確定相關(guān)計(jì)算參數(shù)，如表1～2。

表1 連續(xù)桿組合設(shè)計(jì)計(jì)算相關(guān)參數(shù)

表2 連續(xù)桿力學(xué)性能參數(shù)

參照現(xiàn)有抽油桿組合設(shè)計(jì)模板［2］，根據(jù)抽油機(jī)性能參數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分段。沖程分為1．5 m≤ S≤3．0 m、3．0 m＜S≤4．0 m、4．0 m＜S≤4．8 m、4．8 m＜S≤6．0 m、6．0 m＜S≤7．3 m、7．3m＜S≤9．0 m共6段；沖次分為0．5 min－1≤n≤2．5 min－1、2．5 min－1＜n≤4．5 min－1、4．5 min－1＜n≤6．5 min－1、6．5 min－1＜n≤8．0 min－1、8．0 min－1＜n≤9．0 min－1共5段，最終形成不同泵徑、不同泵掛深度和不同沖程沖次范圍的連續(xù)桿多級(jí)組合設(shè)計(jì)模板。以D級(jí)連續(xù)桿為例，模板示意如表3。

對(duì)10口探井和40口生產(chǎn)井作業(yè)后應(yīng)用該模板進(jìn)行連續(xù)桿桿柱組合設(shè)計(jì)。通過對(duì)應(yīng)用模板優(yōu)化前后的桿柱組合設(shè)計(jì)結(jié)果和負(fù)載對(duì)比分析可知：27口井桿柱鋼級(jí)降低，由H級(jí)將為D級(jí)；大桿徑連續(xù)桿用量明顯減少；懸點(diǎn)載荷減小了5～17 k N，且油井正常生產(chǎn)，桿柱設(shè)計(jì)安全可靠。以4口生產(chǎn)井為例，對(duì)比分析應(yīng)用模板優(yōu)化桿柱組合前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)如表4～6。

表3 連續(xù)抽油桿桿柱多級(jí)組合設(shè)計(jì)模板

表4 生產(chǎn)井作業(yè)前生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表5 生產(chǎn)井作業(yè)后應(yīng)用模板優(yōu)化后生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表6 連續(xù)桿應(yīng)用模板優(yōu)化前后效果對(duì)比

4 結(jié)論

1） 應(yīng)用該模板能夠大幅提高工作效率，合理設(shè)計(jì)桿柱組合，避免材料浪費(fèi)，提高桿柱設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，提高系統(tǒng)效率。

2） 該模板對(duì)于原油黏度的影響考慮不足，不適用于稠油井，需要根據(jù)不同油田的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行修訂，繼續(xù)完善模板。

3） 隨著油田的不斷開發(fā)和精細(xì)化管理的不斷深入，降成本、增效益在油田發(fā)展中就顯得尤為重要。以2011年使用連續(xù)桿油井井?dāng)?shù)720口為例，全部參照該模板來選擇連續(xù)桿組合，實(shí)施優(yōu)化后年節(jié)約費(fèi)用約￥400萬元，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，適宜推廣應(yīng)用。

［1］羅英俊，萬仁溥．采油技術(shù)手冊(cè)［K］．3版．北京：石油工業(yè)出版社，2005：186-187．

［2］SY／T 5873—2005，有桿泵抽油系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工推薦作法［S］．

Study and Application of Combined Design Module of Continuous Suck Rod

XIAO Shu，HANG Fa-qin，HE Qi-qiang，GAO Zong-qi，XU Wen-qing，LIU Chang-fu
（Oil Production Research Institute，Shengli Oilfield Company，Dongying 257000，China）

Continuous suck rod features of light-weight，no connector，deep down-hole and less side wearing，and has found its wider use yearly．As for no specified combined design method，the design work is large with low efficiency and sometime incorrect calculation occurred．Based on the character，well condition and production data in Shengli Oilfield，the design calculation as well，a combined design module is developed．The practical use on site shows its effective use and reliable design with no material waste，energy saving to increase system efficiency for its application in oilfield，which provides design data．

continuous suck rod；combination of rod and stem；design module

TE933．1

B

1001-3482（2014）01-0080-04

2013-07-16

肖 姝（1977-），女，四川樂山人，工程師，碩士，主要從事采油機(jī)械工藝研究，E-mail：ritaxiao＠163．com。