螺杆泵采油井扶正器位置设计动力学研究

对地面驱动单螺杆泵杆柱进行受力研究,利用有限单元法建立了螺杆泵杆柱运动动力学模型。该模型模拟了螺杆泵生产时杆柱的实际运动状况,考虑了抽油杆柱横向运动的影响,通过描述杆柱运动时6个方向的位移,得到杆柱在任意时刻、任意位置的轴向力、侧向力、扭矩以及杆管间的接触程度。通过对杆柱接触严重程度的判断,得到杆柱需要扶正的具体位置。该模型不仅适用于直井,也适用于斜井。在华北二连油田投入使用后,使螺杆泵井检泵周期平均延长了4个月。     

螺杆泵抽油杆柱瞬态有限元分析

运用ANSYS有限元分析软件,建立了螺杆泵抽油杆柱瞬态非线性有限元模型,针对杆柱初始缺陷及振动对杆柱的影响,采取在侧向变形及接触力较大的部位安装扶正器的措施来消弱杆柱的振动、减小杆柱侧向变形。通过分析结果,得出了抽油杆柱扶正器的合理配置方案,该方案能够减少杆管偏磨,预防杆柱断脱,延长检泵周期。     

单螺杆泵斜井抽油杆柱运动模型

根据单螺杆泵井的工作特点，对斜井中单螺杆泵抽油杆柱进行受力分析，建立了抽油杆运动模型，利用数值积分方法进行求解。该模型克服了以往运动模型仅适用于直井的缺点，考虑了井斜以及各种横向力的影响，因此更接近抽油杆柱的实际情况。利用该模型可获得井筒中任意部位及螺杆泵处抽油杆扭矩的变化情况。计算实例表明，该数学模型厦其所得解是稳定的。这为螺杆泵井生产系统优化设计、进行工况诊断提供了理论基础。     

螺杆泵驱动杆柱力学分析及稳定器布置

就工作原理而言，螺杆泵兼有离心泵和容积泵两者的优点，其缺点是驱动杆柱断裂较频繁。根据螺杆泵的工作状况，考虑抽油杆柱的重力、浮力、拉力、扭矩、井限轨道等因素的影响，给出了驱动杆柱动力学基本方程，建立了三个模型，即对驱动抽油杆柱作整体力学分析的稳态拉力－扭矩模型；对井口处的驱动杆柱作局部弯曲分析的数学模型，以及对与螺杆泵转子相连接的下部杆柱作动力分析的数学模型，并提出了稳定器布置方法。     

螺杆泵抽油杆柱稳定器安装位置的确定

地面驱动螺杆泵采油系统的抽油杆柱，在传递扭矩过程中会产生较大的横向挠曲变形，使抽油杆柱与油管内壁发生摩擦。本文采用动力分析的有限元方法，求解螺杆泵的抽油杆柱在运动中产生的横向变形，确定在适当的位置安装稳定器，控制杆柱的变形，避免杆柱与油管内壁的摩擦。结合实例进行计算表明，在泵挂深度１２００米的井中，在杆柱适当位置安装１６个稳定器就可以使抽油杆柱的横向变形减小而不再与油管内壁接触。     

单螺杆泵井抽油杆柱的有限元分析

1．前言 地面驱动单螺杆泵采油系统适用于浅井、稠油井、含砂井和含气井。抽油杆是连接地面驱动装置和井下螺杆泵的部件。与抽油机井中的往复运动不同，单螺杆泵井中抽油杆是做高速旋转运动，由于井斜及抽油杆制造质量等原因，抽油杆不可避免地与油管发生碰撞。本文考虑碰撞接触的影响，运用有限元的方法对抽油杆进行整体受力及运动分析，建立有限元分析模型。该模型可计算出抽油杆在任意时刻、任意位置处的受力和运动状况，这对油田提高螺杆泵井管理水平具有重要意义。     

共振对螺杆泵井抽油杆偏磨的影响

地面驱动螺杆泵井抽油杆的偏磨是制约螺杆泵应用的主要原因,目前采用的防治方法不能从根本上解决该问题.采用螺杆泵井受力测试仪器对抽油杆进行受力测试,结果表明,当抽油杆的转速达到特定值时,抽油杆会产生横向振动共振,这是造成抽油杆偏磨的动力学因素.当螺杆泵井抽油杆高速旋转时,重心偏移是抽油杆产生横向振动的主要原因.根据地面驱动螺杆泵井抽油杆的现场工作状态,建立了抽油杆横向振动理论模型,分析了横向振动共振的产生条件,即抽油杆的角速度等于横向振动频率,并在此基础上建立了抽油杆的横向振动模型,由横向振动的频率得出避免横向振动共振的抽油杆控制转速,从而解决了螺杆泵井抽油杆偏磨的难题.     

螺杆泵采油系统杆柱的扭转振动特性分析

对直井中用于驱动井下螺杆泵的旋转级次抽油杆柱建立了扭转振动分析模型,推导出了该级次抽油杆柱扭转振动频率的计算公式,建立了级次杆柱扭振固有基频与单级杆柱固有基频之间的关系。计算表明,泵深在700－1800m时,常用的二级抽油杆柱组合的扭振固有基频为22－58r/min,低于螺杆泵的工作转速区,这完全不同于有杆泵抽油系统。指出,由于螺杆泵采油系统的工作转速区高于其杆柱扭振固有基频,在选定螺杆泵采油系统的工作转速时,除考虑杆柱的基频外,还应考虑杆柱的扭振高次谐波频率,这样可以避免系统工作在高次谐波共振区,而且有利于避免系统工作转速在穿越高次谐波对应的转速时系统的失速;在设计螺杆泵采油系统杆柱组合时,应考虑组合杆柱扭振基频的提高,尤其要注意常用的二级杆柱组合时杆长比接近50％的情况。     

单螺杆抽油泵用抽油杆柱横向振动的计算

从井下单螺杆抽油泵抽油杆柱受力分析的角度，建立了井下单螺杆油油泵系统抽油杆柱在直井中横向振动的力学模型，采用矩阵方法导出了计算杆柱横向振动的工程应用算法，并通过计算实例说明了理论的正确性和实用性。此方法也适用于计算一般连续梁和其它杆柱系统的振动频率和振型。     

基于气液分离的泵内压力与抽油杆柱纵向振动耦合仿真

对抽油杆柱纵向振动的仿真建模是实现抽油机井系统效率仿真与抽汲参数优化设计的基础。针对目前抽油杆柱纵向振动仿真模型均未考虑泵内气液分离对杆柱纵向振动底部边界条件的影响这一实际情况,考虑泵内流体气液分离现象,基于连续流方程建立了泵内压力的仿真模型,改进了杆柱纵向振动的底部边界条件,进而建立了泵内压力与抽油杆柱纵向振动耦合的仿真模型。采用空间离散—时间连续与四阶龙格库塔的混合算法对仿真模型进行求解,实现了对抽油杆柱纵向振动的仿真计算。将仿真示功图与实测示功图进行对比验证了仿真模型的精度。对比仿真结果发现,泵内流体气液分离显著影响抽油杆柱的纵向振动：(1)考虑气液分离现象后,悬点、柱塞的加载与卸载速度更快,杆柱的纵向振动更明显。(2)油井冲数越高、泵径越大,气液分离对杆柱纵向振动的影响越明显;油井沉没度越高、含水率越低、生产气油比越大,气液分离对杆柱纵向振动的影响越明显。研究结果可进一步提高抽油机井系统效率仿真模型的精度。     

螺杆泵排水采气杆柱强度设计方法研究

螺杆泵排水采气与螺杆泵采油区别较大,不能将油田上使用的螺杆泵系统直接应用于排水采气。在螺杆泵排水采气试验过程中,抽油杆发生频繁断裂事故,由于没有完善的抽油杆受力分析模型,无法对抽油杆强度进行验算,不能正确指出导致抽油杆断裂的原因,直接影响了螺杆泵排水采气试验的继续进行。通过查阅相关文献资料,对比各种分析计算模型,并用现场实测数据加以验证,从理论上查找误差产生的原因,最终建立和完善了螺杆泵排水采气杆柱强度设计方法。     

螺杆泵锥螺纹抽油杆的设计与应用

在用螺杆泵抽油杆大多都是沿用抽油机上使用的平扣抽油杆，适合于上下往复运动，抗拉强度是抽油杆的主要抗力指标。应用到螺杆泵上以后，主要的运动方式是旋转运动，承力方式也由抗拉变成抗扭，使用以前的平扣抽油杆经常出现断脱现象。因此利用钻杆与螺杆泵运动的相似原理，设计和使用了螺杆泵专用抽油杆。本文简要介绍了螺杆泵抽油杆的设计原理，过程和使用效果。     

地面驱动螺杆泵抽油杆柱的受力计算

结合螺杆泵抽油系统的工作特点，对抽油杆柱的扭转载荷与轴向载荷进行了分析和计算，结合第四强度理论，对杆柱强度条件进行了分析。受力分析和强度条件分析表明，杆柱顶部截面所受载荷最大，是设计与校核的重点部位。同时，杆柱所受最大载荷与下泵深度、杆柱直径、原油粘温关系等密切相关，必须结合相关的强度理论才能实现对螺杆泵抽油系统的合理设计。     

变频调速地面驱动螺杆泵稠油开采技术

针对地面驱动螺杆泵抽油杆断、脱频繁，单井提液调参难以控制等问题，开发了螺杆泵井的变频调速装置及自动控制系统。该技术准确、实时地监控螺杆泵井的扭矩，转速等工况参数，并对螺杆泵井实施变频调速，自动控制从科学合理的调参。该技术的应用进一步提高了螺杆泵井的管理水平，有效的减缓了抽油杆的频繁断，脱问题，延长了检泵周期。     

镦锻式螺杆泵防脱空心抽油杆的研制与应用

目前，我国螺杆泵采油系统大部分采用普通实心抽油杆或摩擦焊接式空心抽油杆来传递动力。由于扭转强度和刚度以及防脱扣性能达不到使用要求，这两种抽油杆在现场使用中经常发生断脱事故，影响了螺杆泵采油系统的推广应用。镦锻式螺杆防泵脱空心轴油杆的两端都有牙体和叉口，空心抽油杆接头靠互相插入的牙体传递扭矩，有效地解决了抽油杆接头脱扣的问题。经室内试验和现场试验表明，这种空心抽油杆具有良好的综合力学性能和防断脱性能，能够满足螺杆泵采油的要求。     

螺杆泵井振动测试分析及工况诊断

为满足ISO2372设备振动标准的要求和避免共振,通过对螺杆泵抽油杆柱固有频率的计算,结合现场测试数据,利用VB语言,研制出螺杆泵井振动测试分析软件,并通过对胜利油田某油区21口在役螺杆泵井进行测试分析,取得了较好的效果。软件界面友好,与检测仪器兼容性好,操作简单,便于现场推广应用。     

空心抽油杆驱动螺杆泵应用研究

地面电机驱动井下螺杆泵采油系统中,抽油杆柱易断脱是其薄弱环节。将空心抽油杆与实心抽油杆进行了性能对比和实例计算,由此分析出空心抽油杆在螺杆系井中应用的优越性。通过校核抽油杆强度计算认为,在螺杆泵井中,采用KG36空心抽油杆时安全系数比采用CYG25实心抽油杆提高1倍左右。在采用空心抽油杆时,同步提高抽油杆工具强度,可实现抽油杆柱整体强度的提高。介绍了空心抽油杆在胜利海上埕岛油田螺杆泵井中的应用现状及效果。     

螺杆泵井抽油杆/泵优选及分析系统

开发了地面驱动螺杆泵油井抽油杆系统分析与最优设计系统；建立了螺杆泵、杆柱直径及扶正器间距的优化设计模型。在优选螺杆泵的过程中，可从现有的泵型库中选出最优的一种，并确定油井的优化产液量、合理的下泵深度及螺杆转速。在对抽油杆进行优化过程中，又分为2个层次，分别以扶正器数目最少和杆件综合强度(静强度和疲劳强度)最大为目标，对系统进行优化设计。利用动态优化的思想进行求解。完成了系统优化设计程序，并已应用于实际设计计算中。     

螺杆泵采油用空心抽油杆断脱失效分析

针对螺杆泵采油系统中频繁断杆及断杆部位均在井下泵挂处这一特征，通过机械性能测试及生产制造工艺分析，结合螺杆泵采油工艺特点，对空心抽油杆断脱失效进行了分析，并提出了相应的技术措施。     

螺杆泵抽油杆柱的动态受力分析与工艺设计

对螺杆泵抽油杆运动轨迹进行描述，通过受力分析对抽油杆柱进行载荷计算与强度设计，应用抽油杆柱瞬态动力学分析的有限单元法，建立抽油杆柱瞬态动力学分析模型和抽油杆柱的动力学方程，应用设计软件对抽油杆进行优选、强度设计和较核，并对抽油杆柱扶正器安放位置进行优化。