３８ 内蒙古石油化工 ２０１３年第６期 定向井抽油机悬点最大载荷计算问题探讨 罗影坤 （大庆油田第九采油厂工程技术大队，黑龙江大庆１６３３１１） 摘要：定向井的载荷计算是一个相当复杂的问题，目前所采用的方法是取井筒中一小单元进行受 力分析，然后逐段迭加。这一过程需要输入井斜数据后利用计算机辅助进行，在现场应用中很不方便，且 由于受各种因素的影响，其计算结果仍然是一个近似值。通过对现场多口井实测栽荷的分析比较后认 为，传统的直井栽荷计算公式经过一定的经验系数修正后仍然可以应用于定向井栽荷的近似计算。 关键词：定向井；抽油机；悬点栽荷；经验公式 中图分类号：ＴＥ９３３ ．１０２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ｏ０６—７９８１（２Ｏ１３）Ｏ６一ＯＯ３８—０２ 以下几种： 近年来，由于钻井及采油技术的快速发展，定 向井在油田中的应用越来越普遍，特别是一些地理 位置比较特殊的地区，利用定向井进行开发，大大降 ＝（ ＋ ）ｉ １ ｌ３７ １ 低了成本，方便了管理。和直井相比，定向井具有复 杂的井身剖面，抽油杆柱和液柱在其中的受力状况 和直井有所不同，所以其悬点载荷的计算方法也应 ：ｐ…２＝（ ＋ ’）Ｉ １ １７９０ （ ＋ ）ｌ １ １７９０ 该有所区别，各种文献提供了一些计算定向井悬点 载荷的方法，其基本原理都是在井眼中取一小单元 长度进行受力分析，这种受力分析中考虑了井斜对 杆柱受力状况的影响，然后按整个抽油杆长度进行 ： ＝ ＋ 积分迭加来计算悬点载荷。这种方法在理论上来说 ］ （ ＋ １ ＋ 比较科学、合理，但在实际应用中却比较烦锁，一般 情况下必须借助计算机才能实现，而且在计算时必 须具备准确的井斜资料。这两种要求给现场操作带 来了很大的不便。能否在直井计算悬点载荷公式的 式中：Ｐ～一抽油机悬点最大载荷，Ｎ； ｗ 一抽油杆的重量，Ｎ； Ｗｒ 一抽油杆在液体中的重量，Ｎ； Ｗ ～液柱重力产生的选点载荷（扣除抽油杆 占据的体积），Ｎ； Ｗｌ 一活塞面积上液柱的重量，Ｎ； 基础上进行一定的修正后应用于现场计算，经过多 井次抽油机悬点载荷的计算和现场实测示功图的分 析，认为完全可以做到这一点。 １直井最大载荷计算 Ｓ—帅程，ｍ； ｎ一冲数，次／ｒａｉｎ。 所有公式都考虑了液柱载荷、抽油杆柱载荷和 最大载荷发生在抽油机的上冲程中，主要由抽 油杆的重量、液柱重量两大部分组成。其次还有抽油 杆及液体的惯性载荷、摩擦载荷（包括杆柱与油管的 摩擦力、柱塞与衬套之间的摩擦力、液柱与油管之间 抽油杆柱的惯性载荷。但公式（１）、（２）考虑的是作用 在活塞整个截面积上的液柱载荷，公式（３）考虑的是 作用在活塞环形面积上的液柱载荷。同其它公式相 比公式（１）、（２）考虑了摩擦载荷；公式（２）、（３）考虑 了液柱的惯性载荷，公式（５）把曲柄连杆运动简化为 的摩擦力），另外还有井口回压（增加载荷）及沉没 压力（减小载荷）的影响。 目前，国内外常用的直井最大载荷计算公式有 简谐运动，即ｒ一０。第九采油厂各油田下泵不深，多 收稿日期：２０１２—１２—２８ 作者简介：罗影坤（１９７Ｏ一），女，１９９０年６月参加：Ｙ－作，目前在采油九厂５－程技术大队工艺室工作，工程师，主要负责机 采管理。 ２０１３年第６期 罗影坤定向井抽油机悬点最大载荷计算问题探讨 ３９ 数井采用长冲程、慢冲次抽油，原油粘度不高，比重 措施，这种情况下，不会使摩擦载荷有太大的增加。 也不大，因此直井不用考虑摩擦力和液柱的惯性载 表３同一区块相同参数油井载荷情况统计表 荷，从理论上讲，公式（５）比较适合该厂抽油机载荷 泵深 坤程 冲次 索径 杆径 计算最１实刚晶 绝对 相对 符台睾 序导 （（ （ ｔ／ｍ） ｍｉ ｎ） ｆｍ） ｆ伸 ） 丈薮荷Ｊ大载荷 误差 误差 （ ） 的计算。下表是用公式（５）计算的三个不同区块９８ ｒｋ Ｎ＇ （％） ｉ ｉ ３２２ ２ ５ ４ ２８ ２ ｘ１ ９ 一４ ６４ １Ｉ ２２ ８８ ８ ２ ｊ２０３ ２ ５ ５ ２８ ２２ＸＩ ９ ３ ６９ —９ ８５ ９０ １ 口井悬点最大载荷同实测载荷的对比情况。 ３ １３５９ ２ ５ ６ ２８ ２２ｘ１ ９ ３ Ｉ９ —７ Ｂ３ ９２ ４ ４ １３３Ｉ ２ ５ ４ ２８ ２２×１ ９ —２ ７４ —６ ９１ ９３ １ 表１直井悬点最大载荷计算与实测值对比表 ５ １３１ ２ ２ ５ ４ ２８ ２２×Ｉ ９ ２ １ ６ —５ ６１ ９４ ４ ６ １３４０ ２ ５ ６ ２８ ２２ＸＩ ９ 一Ｉ ９０ ４ ７６ ９５ ７ ７ １３７５ ２ ５ ４ ２８’ ２２Ｘ｛９ 一Ｉ ３９ —３ ５１ ９６ ５ Ｂ ３４３ ２ ５ ４ ２８ ２２×１ ９ —Ｏ ５８ —１ ５２ ９８ ５— ９ １３１Ｉ ２ ５ ５ ２８ ２２×ｌ ９ —０ ３３ —１ ４２ ９８ ６ １ｏ Ｉ３４４ ２ ５ ４ ２８ ２２×１ ９ ３７ ３Ｉ Ｉ ３１ ２７ ６ ０４ １ ９ ３３ ８３ ８ ｌｉ Ｉ３５８ ２ ５ ４ ２８ ２２×１ ９ ５ ８１ Ｉ Ｂ ２０ ８４ ６ １２ ｔ１８９ ２ ５ ６ ２８ ２２Ｘ１ ９ ６ ５７ ２４ ０９ ８０ ６ １３ １２８０ ２ ５ ４ ２８ ２２×Ｉ ９ ４ １３ １ ３ １６ ８８ ４ ｉ３ １３１３ ２ ５ ４ ６２ ２８ ＿ ０ １ ３ ０ ３６ ０ｇ ６ ｌＩ ３４０ ２ ５ ４ ０ ２８ ２２×１９ ３７ ２Ｉ ｌ ４４ １ａ ６ ９７ 一｛５ ７８ ８４ ２ ２ １３６４ ２ ５ ４ ０ ２ ２２Ｘ’９ —５ ７６ 一｛３ ２Ｉ ８６ ８— ３ １４２９ ２ ５ ４ ０ ２８ ２２×Ｉ ９ —６ Ｏ０ 一１３１ ３ ８６ ９４ １３３０ ２ ５ ４ ０ ２８ ２２Ｘ１ ９ ５ ５３ 一Ｉ ３ ０２ ８７ ０ ５ １３３０ ２ ５ ６ ０ ２８ ２２ｘＩ ９ ４ ９１ 一ｌ１ ４８ ８８ ５ ５ Ｉ３４９ ２ ５ ５ ０ ２８ ２２×１ ９ —４ ０２ —９ ６０ ９０ ４ ７ １４Ｉ１ ２ ５ ４ ０ ２８ ２２ｘ１ ９ ３９ １８ Ｉ ４１ ７６ —２ ５８ —６ １８ ９３ ａ 从表中可以看出，直井的最大载荷计算与实 ８ １Ｉ ６２ ２ ５ ５ ０ ２８ ２２×Ｉ ９ —１ ６４ ５ ３４ ９４ ７ ９ ｔ３０６ ２ ５ ４ ０ ２８ —２２×１ ９ 一Ｉ ４２ —３ ７８ ｉ ９６ ２ 测值相比，绝对误差仅为０．１３ｋＮ，符合率为９９．２ ， ｉｏ ｛１０４ ２ ５ ６ ０ ２８ ２２Ｘ１９ —１ １ ９ ｉ一３ ６５ ９６ ４ １１ １３５３ ２ ５ ４ ０ ２８ ２２ｘＩ ９ ３７ ５７ ｌ ３８ ５４ ０ ９７ —２ ５２ ９７ ５ １ ２ Ｉ ３６８ ２ ５ ５ ０ ２８ ２２Ｘ１ ９ Ｉ们 ５ ３Ｏ ９５ Ｏ 也就是说，计算值与实测值非常接近，完全可以用公 ｉ３ １２４３ ２ ５ ５ ０ ２８ ２２×１９ ３ ６Ｏ Ｉ１ ５１ ｉ ８９ ７ 平均 １３１５ ｆ ２ ５ ４ ６２ ２８ 一２ ７４ —６ ９５ ｝ ９３ １ 式（５）来计算直井悬点最大载荷。 表３是区块１中２６口井示功图实测载荷和用式 ２定向井最大载荷的计算 （５）计算结果对比情况。表中直井和定向井井数均为 目前，定向井的悬点载荷计算一般采用下面的 １３ １３，而且直井和定向井的参数（包括泵径、泵深、 方法：把井眼轴线看成是由许多段曲率半径不等的 冲程、冲次、杆径）基本相同，但实测的悬点最大载荷 圆弧曲线组成，相邻两点为一段，考虑到横向压力、 定向井比直井增加２．９１ｋＮ，定向井计算载荷相对误 轴向拉力、杆管、杆液之间的摩擦力等，以抽油泵活 差为一６．９５％，虽然相差不是很大，但也不可以直接 塞上端面对应点为起始点，通过逐段计算每段上端 把直井的悬点载荷计算公式来用在定向井上。 载荷，直到算出悬点最大载荷或最小载荷。这种算法 本文认为，在直井载荷计算公式（５）的基础上， 虽然从理论上说是比较合理的，考虑了定向井的特 附加７ 的载荷即可进行定向井载荷的计算。 殊情况，但是在实际应用中，井中的各种复杂因素不 —一２ 可能考虑全面，所以其计算结果仍然只能是一个近 ｐ 一１．０７×Ｅｗｌ＋ｗ ［１－ｌ－ ］］ 似值。而主要的问题是以上的计算方法在现场应用 如果用这一系数对上述１３口定向井的计算结 中很不方便，从大量的现场实测资料来看，可以用直 果进行校正，则绝对误差正负值的井各占一半。如此 井的经验公式来近似地计算定向井的载荷，这种计 来选定抽油机的话，将更加安全、准确。 算方法完全可以满足现场应用的需要。 ３结论 通常情况下，人们认为定向井和直井相比，因井 泵深在ｉｏｏｏ￣２０００ ｍ之间、原油粘度较低、井 眼轨迹的变化，各种摩擦力增大，从而会使悬点最大 斜角小于３５。且进行了一定扶正防磨措施的定向井。 载荷增大一定的幅度。下表是用公式（５）计算的两个 悬点载荷可以用常用的直井计算公式进行一定的系 区块４９口井悬点最大载荷同实测载荷的对比情况。 数修正后进行计算。 表２斜井井悬点最大载荷计算与实测值对比表 ［参考文献］ Ｅｌｑ 李俊海，吴田忠．有杆泵合理沉没度的确定方 法ＥＪ］．江汉石油学院学报，２００１，２３（２）：３６～ ３７． ［２］ 林日亿，孙茂盛，张邵东，等．有杆抽油泵沉没 度的优化设计方法口］．石油大学学报（自然科 从表中统计结果可以看出，定向井的最大载荷 学版），２００５，２９（４）：８７＂－－－９０． 计算与实测相比，绝对误差为一１．９９ｋＮ，相对误差 ［３］赵洪激，李洪山．斜井抽油杆柱组合设计方法 为５．６６％，相差幅度并不是很大。分析原因，一方面， 研究［Ｊ］．钻采工艺，１９９９，２２（１）：２４￣２７． 大多数井的井眼轨迹变化是比较缓慢和连续的；另 Ｅ４３ 王常斌，郑俊德，陈涛平．机械采油工艺原理 一方面，定向井在生产中都采取一定的扶正防偏磨 ［Ｍ］．北京：石油工业出版社，１９９８．
