油管载荷测试及应用探讨.ppt

油管载荷测试及应用探讨,发布人：李明江 采油工艺研究室 二一一年四月,目前有杆泵载荷研究主要是对抽油杆载荷进行分析，对油管所受载荷分析相对较少。油管在油井工作过程中，由于受游动凡尔和固定凡尔有规律地受迫关闭和开启影响，使得油管所承受的液柱载荷周期性的出现和消失，油管受其影响也会周期性拉伸和缩短。下面就油气井生产中如何测试油管载荷以及如何运用油管载荷来服务油气田生产做一探讨。,提 纲 一、油管载荷的测试探讨 二、油管载荷的应用探讨 三、认识及结论,一、油管载荷的测试,油管载荷测试的可行性,长庆油田数字化建设中传感器应用无处不在，通过传感器，可以对温度、压力、抽油杆悬点载荷等海量数据进行实时监测。毋庸置疑，实时监测油管载荷同样也可以通过传感器技术来实现。问题的关键是如何实现油管载荷的测试？,一、油管载荷的测试,油管载荷测试的实现,油管测试可以通过在油管上安装测力短节来实现，短节主要由内套筒、外套筒和传感器组成。油井工作时，活塞与油管由于游动凡尔和固定凡尔交替开关影响，液柱载荷交替作用于柱塞和油管，油管载荷通过内套筒作用于传感器上，并通过电缆信号线将信号导出，就可以实时获取井口油管载荷。,二、油管载荷的应用探讨,应用一：用于辅助诊断工况,油管受油管内液柱载荷周期性的出现和消失，会出现周期性拉伸和缩短。其载荷变化规律与抽油杆载荷变化规律有类似之处，而且抽油杆加载、卸载的同时对应的正是油管的卸载、加载。由抽油杆悬点载荷与光杆位移可以得到光杆示功图，故也可以由井口油管载荷与光杆位移获得油管“示功图”。从形状看，油管示功图可看作光杆示功图的镜像。,油管“示功图”理论可行性分析,光杆位移：s,Ft,上冲程,下冲程,光杆位移：s,上冲程,下冲程,P光杆,光杆示功图,油管示功图,二、油管载荷的应用探讨,上图为一实测油管示功图，通过光杆示功图可以对工况进行诊断，由油管示功图同样可以对油井工况进行诊断。目前通过电参也可以对工况进行辅助诊断，如果能实现多专家会诊，将会提高工况诊断的准确度。,油管载荷诊断工况可行性分析,二、油管载荷的应用探讨,应用二：用于确定油井动液面位置,FS上冲程井口油管载荷； FX下冲程井口油管载荷； F1油管自重； F2S上冲程油管所受浮力； F2X下冲程油管所受浮力； F3S上冲程液柱对油管轴向力；,F3X下冲程液柱对油管轴向力 F4柱塞与泵筒间摩擦力； F5抽油杆与油管间摩擦力； F6液柱与油管间摩擦力； F7油管振动载荷； F8活塞下行使泵腔增压产生的压力。,二、油管载荷的应用探讨,油管载荷分析,油管受到浮力作用，浮力与动液面深度存在直接关系，进而可以由油管载荷计算动液面深度。公式如下：,（1）,（2）,油井动液面位置的确定,二、油管载荷的应用探讨,由（1） + （2）整理可得油井动液面深度,由于定向井井身结构复杂，影响因素众多，应用该公式确定动液面可靠性不是很高，但可用于直井动液面位置的确定。,二、油管载荷的应用探讨,气井积液位置的确定,气井井身结构简单，只要测取井口油管载荷大小，就可以应用浮力原理计算气井液面位置深度。,二、油管载荷的应用探讨,应用三：对油管疲劳强度进行校核,油管在生产中只要有一根断裂失效,油井便不能正常生产。近年来油田上断管现象日趋增多，其经济损失严重。因此，有必要对油管的强度实时获取，进行校核，为预防油管疲劳断裂制定措施提供依据。,二、油管载荷的应用探讨,油管疲劳强度计算（奥金格公式）,油管工作时承受着交变负荷，因此在油管内产生由 到 的非对称循环应力：,利用测试获得的井口油管载荷及上述强度公式，可以对油管的强度进行校核。,二、油管载荷的应用探讨,油管疲劳强度计算（修正古德曼图）,要保证油管不发生疲劳破坏，油管最大应力不应超过许用最大应力，即,通过实时获取油管载荷，可以及时监测油管强度，制定合理油井工作度，确保油管长寿命工作。,认识及结论,通过井口油管处安装传感器可以对油管载荷进行实时测试。 由井口油管载荷与光杆位移可以得到油管“示功图”。 油管示功图对油井工况辅助诊断是可行的，可与光杆示功图、电参数诊断工况形成多专家会诊态势，有利于提高工况诊断准确度。 利