有杆抽油方法是应用最早也最为广泛的一种人工举升采油法。有杆抽油系统的组成不应只是抽油机、抽油泵、抽油杆等硬件,还应包括大量的相关设计软件。因此,有必要开展油田有杆泵采油系统优化设计分析方法的研究,以满足油田生产的需要。有杆抽油系统的设计经历了几乎与石油工业同样长的历史。随着科学技术的进步,有杆抽油系统的设计方法与整个石油工业一起进入了新的发展时期,开始进入了较准确地、优化设计的阶段。 本文结合工程实际,对有杆抽油系统进行建模计算和分析,主要包括以下几个方面的内容: (1)建立了斜井抽油杆柱载荷计算数学模型,按照修正的美国石油学会抽油杆柱设计理论,研究了斜井抽油杆柱的设计方法的具体实现。在测井资料处理中,采用三次样条插值法、最小曲率半径处理测井曲线。 (2)对API RP 11L《推荐作法》进行设计编程。以产量为目标根据无量纲参数曲线、抽油杆柱组合数据表来合理选择抽油泵、油管、抽油杆柱组合,并对工作状态进行预测。在设计中将6组无量纲参数曲线离散,按照曲线的不同特点进行插值来实现编程。通过推导混合杆柱的等效弹性模量、等效体密度、等效刚度和固有频率等设计参数的计算公式,设计混合杆柱组合。 (3)运用在均质处采用隐式差分格式、节点处采用变步长的有限差分的混合方法求解抽油杆柱的波动方程。通过此算法,能计算出抽油杆柱在任意时刻,任意截面的位移和载荷,而且该方法在计算时无条件稳定,特别适用于对斜井的预测。 (4)采用力学分析的方法,结合测井资料,由下到上计算了抽油杆柱的扶正器间距和轴向力。假定抽油杆柱上只有扶正器处与油管接触,建立满足设计标准的非线性方程,并运用逐步扫描法、布伦特算法相结合来求解扶正器的间距。 (5)建立下泵深度和抽油杆柱组合优化设计模型。本文选用黄金搜索法与布伦特算法线结合的方法进行设计。