[发明专利]油井分层采油单流阀弹簧弹性系数的确定方法

权利要求书

1.一种油井分层采油单流阀弹簧弹性系数的确定方法，所述确定方法包括以下步骤：

(1)基于所述分层采油单流阀弹簧的有效圈数和所述弹簧的半径确定所述弹簧的有效圈的刚度，所述采油单流阀弹簧为螺旋弹簧；

所述弹簧的有效圈的刚度的表达式为：

(2)基于所获得的所述弹簧的有效圈的刚度确定所述弹簧在运动过程中所受的载荷；

所述弹簧在运动过程中所受的载荷的表达式为：

(3)基于所获得的所述弹簧的有效圈的刚度和所述弹簧所受的液柱压力确定所述弹簧的剪切应力；

所述剪切应力的表达式为：

所述弹簧所受的液柱压力表达式为：

F＝(H₁-H₂)ρ-ΔP

(4)基于所获得的所述载荷和所述剪切应力确定所述弹簧的柔度系数；

所述柔度系数的表达式为：

(5)基于所述柔度系数确定所述分层采油单流阀弹簧的弹性系数；

所述分层采油单流阀弹簧的弹性系数的表达式为：

其中，K表示所述弹簧的有效圈的刚度，单位为N/mm；

G表示切变模量，单位为MPa；

r表示弹簧丝的半径，单位为mm；

R表示弹簧螺旋半径，单位为mm；

n表示所述弹簧的有效圈数；

e表示无理数，取值为2.718281828；

f表示所述弹簧在运动过程中所受的载荷，单位为MPa；

I表示弹簧材料的极惯性矩，单位为m⁴；

α表示所述螺旋弹簧的螺旋角度，单位为度；

π表示圆周率，取值为3.1415926；

E表示弹簧材料的弹性模量，单位为MPa；

τ表示所述剪切应力，单位为MPa；

D表示所述螺旋弹簧的螺旋直径，单位为mm；

d表示所述螺旋弹簧的弹簧丝的直径，单位为mm；

H₁表示分采器至所述油井的井口之间的距离，单位为m；

H₂表示所述分采器至所述油井中的动液面之间的距离，单位为m；

ρ表示从所述油井中所采出的采出液的密度，单位为kg/m³；

ΔP表示所述分采器下部地层压力，单位为MPa；

F表示所述弹簧所受的液柱压力，单位为MPa；

δ表示所述柔度系数；

h₁表示所述分采器中所述螺旋弹簧的长度，单位为mm；

h₂表示所述螺旋弹簧中的相邻两层螺旋之间的距离，单位为mm；

ζ表示所述分层采油单流阀弹簧的弹性系数。

2.根据权利要求1所述的油井分层采油单流阀弹簧弹性系数的确定方法，其特征在于，

所述弹簧为分层采油桥式分采器的单流阀中的圆柱形的螺旋弹簧，且所述螺旋弹簧的截面形状为圆形。

3.根据权利要求2所述的油井分层采油单流阀弹簧弹性系数的确定方法，其特征在于，

在步骤(1)中，所述弹簧的半径包括所述螺旋弹簧的弹簧丝的半径和弹簧螺旋半径。

4.根据权利要求3所述的油井分层采油单流阀弹簧弹性系数的确定方法，其特征在于，

在步骤(2)中，确定所述弹簧在运动过程中所受的载荷为在不考虑所述油井中的井液对所述弹簧的浮力的情况下，所述弹簧在受到所述油井中油管内液柱压力、所述油井中的油套环空液柱压力和所述分采器下部地层压力的作用下，在所述弹簧截面上受到的载荷。

5.根据权利要求4所述的油井分层采油单流阀弹簧弹性系数的确定方法，其特征在于，

在步骤(3)中，所述液柱压力包括所述弹簧受到的所述油管内液柱压力和所述油套环空液柱压力。