連續抽油桿柱組合設計模板研究與應用

肖 姝，杭發琴，賀啟強，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 257000）

連續抽油桿柱組合設計模板研究與應用

肖 姝，杭發琴，賀啟強，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 257000）

連續抽油桿具有質量輕、無節箍、下深大、防偏磨等優勢，隨著油田不斷開發，其應用規模也逐年增加。由于目前沒有規范的連續桿組合設計應用方法，使得設計時工作量大、效率低、設計結果不準確。根據勝利油區的油藏地質特征、油井井況條件、生產參數等，通過設計計算，建立了連續抽油桿柱組合設計模板。現場應用表明：有效提高了工作效率和連續桿組合設計結果的可靠性，避免材料浪費，節能降耗，提高系統效率，為油田應用連續桿提供科學依據，實現油井高效、經濟運行生產。

連續抽油桿；桿柱組合；設計模板

連續抽油桿比常規抽油桿具有質量輕、無節箍、下深大，防偏磨等優勢。隨著非常規油藏的不斷開發，連續桿在勝利油田使用規模逐年增加，主要應用于低滲透油藏、稠油油藏、斜井、水平井、深井、偏磨井等；同時，探井試油生產中也普遍應用，主要應用于壓裂返排一體化施工、小泵深抽、連續試油舉升等。

根據現有行業標準及采油技術手冊，沒有規范的連續桿組合設計應用方法，使得技術人員在進行連續桿多級組合設計時，計算工作量大，效率低。為保證生產，加快設計，通常簡化計算方法，難以保證計算準確性。為保證安全性，通常選用較大桿徑的連續桿組合設計，造成材料浪費，投資增大，同時增大油井舉升設備的負載，能耗增加，降低了系統效率。最終導致連續抽油桿不能完全有效發揮其技術和經濟優勢。通過對連續桿桿柱組合設計模板的研究，為油田應用和選擇連續桿提供科學依據，節能降耗，降低成本，實現油井高效、經濟運行生產。

連續抽油桿柱組合的選擇主要考慮生產參數（泵徑、沖程、沖次）、流體密度、下泵深度，在滿足抽油桿柱強度的前提下，根據等應力范圍設計原則，確定合適的連續抽油桿柱組合形式。

1 計算模型

利用現有的常規抽油桿設計計算模型，根據等應力范圍設計原則，采用API推薦的抽油桿強度計算方法，建立抽油桿柱組合計算模型，并根據修正古德曼圖進行抽油桿強度校核。各級抽油桿長度（一級為最下一級）計算公式［1］如下。

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

2 桿柱設計計算程序

應用Visual C＋＋語言，根據抽油桿柱組合設計計算模型，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組合循環的桿柱設計計算程序。抽油桿柱設計流程如圖1。

圖1 連續桿桿柱設計流程

3 建立設計模板

根據勝利油區的油藏地質特征、油井井況條件、油區開發生產油井具備的抽油泵型號、生產參數、連續桿力學性能等確定相關計算參數，如表1～2。

表1 連續桿組合設計計算相關參數

表2 連續桿力學性能參數

參照現有抽油桿組合設計模板［2］，根據抽油機性能參數對計算結果進行分段。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桿多級組合設計模板。以D級連續桿為例，模板示意如表3。

對10口探井和40口生產井作業后應用該模板進行連續桿桿柱組合設計。通過對應用模板優化前后的桿柱組合設計結果和負載對比分析可知：27口井桿柱鋼級降低，由H級將為D級；大桿徑連續桿用量明顯減少；懸點載荷減小了5～17 k N，且油井正常生產，桿柱設計安全可靠。以4口生產井為例，對比分析應用模板優化桿柱組合前后生產數據如表4～6。

表3 連續抽油桿桿柱多級組合設計模板

表4 生產井作業前生產數據統計

表5 生產井作業后應用模板優化后生產數據統計

表6 連續桿應用模板優化前后效果對比

4 結論

1） 應用該模板能夠大幅提高工作效率，合理設計桿柱組合，避免材料浪費，提高桿柱設計結果的可靠性，實現節能降耗，提高系統效率。

2） 該模板對于原油黏度的影響考慮不足，不適用于稠油井，需要根據不同油田的現場生產實際情況進行修訂，繼續完善模板。

3） 隨著油田的不斷開發和精細化管理的不斷深入，降成本、增效益在油田發展中就顯得尤為重要。以2011年使用連續桿油井井數720口為例，全部參照該模板來選擇連續桿組合，實施優化后年節約費用約￥400萬元，具有良好的經濟效益，適宜推廣應用。

［1］羅英俊，萬仁溥．采油技術手冊［K］．3版．北京：石油工業出版社，2005：186-187．

［2］SY／T 5873—2005，有桿泵抽油系統設計、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，主要從事采油機械工藝研究，E-mail：ritaxiao＠163．com。