水泥环对套管强度影响的理论和试验研究

造成螺杆泵采油井抽油杆杆柱断裂、脱扣和撸扣的主要原因有杆体外径选择偏小 ,杆体制造或使用过程中产生缺陷 ,堵塞扭矩过大 ,反扭矩大于螺纹联接扭矩以及抽油杆螺纹牙受剪应力过大等。针对上述原因 ,制定了合理选配管柱 ,加强检测 ,应用无油管采油技术 ,安装防反转装置 ,设置过载保护系统、抽汲参数匹配以及加强现场施工管理、高压热洗等技术对策 ,提高了抽油杆柱的可靠性 ,有效地避免了杆柱断脱事故的发生螺杆泵井杆柱断脱机理及其对策@盛国富     

防偏磨无油管采油技术设想

大庆油田采油七厂自油田开发以来,在有杆泵采油方式中,普遍采用的是以实心抽油杆作为抽油泵抽汲动力、以油管作为出油通道的方式。随着开发的不断深入,为了经济有效开采,曾试验无油管空心杆采油技术,但由于杆柱下行阻力大,造成空心抽油杆承受压变载荷过大、弯曲严重,导致在较短     

空心抽油杆技术在螺杆泵上的应用

传统的抽油杆可以用来驱动螺杆泵系统 ,但是传统的抽油杆设计 ,可以在交变张应力下工作 ,而不能在扭矩 (剪应力 )存在的条件下工作。传统抽油杆用来驱动螺杆泵系统受到限制 ,因为螺杆泵需要大扭矩杆驱动系统。空心抽油杆系统的研制解决了连接技术上的问题和管道磨损问题 ,大扭矩能力和从杆柱空腔内注入化学防腐剂和降粘剂而使泵效得到了提高。     

直井地面驱动螺杆泵采油杆管偏磨机理

将直井地面驱动螺杆泵采油杆柱简化为在油管内偏心旋转的杆柱。考虑了杆柱偏心旋转惯性离心力、轴向力对杆柱横向弯曲变形的影响。应用可移动双向弹簧元模拟杆管接触状态,并考虑了杆体、结箍以及扶正器与油管间隙不同对杆柱挠度约束的差别,建立了螺杆泵采油杆柱在油管内受力变形的有限元仿真模型。仿真结果表明：抽油杆柱在油管内偏心旋转会产生陀螺效应,杆柱在油管内变形形态呈下密上疏的螺旋状,这是直井地面驱动螺杆泵采油系统杆管偏磨的主要原因之一。杆柱与油管接触段长度主要取决于转速、下泵深度和偏心距等参数。当转速较高时,几乎所有接箍均与油管内壁接触,也会出现杆体与油管内壁接触的现象。     

螺杆泵锥螺纹实心驱动杆技术

在螺杆泵采油技术现场应用过程中,螺杆泵专用驱动杆的研制开发,起着至关重要的作用.由于杆柱做旋转运动,要求杆柱必须具有较高的抗扭强度和抗拉强度,不能用常规抽油杆来代替,需研发出适合螺杆泵工作特性的专用驱动杆.实心锥螺纹SHY级工艺驱动杆经过多次改进后,各项技术指标都有了较大的提高,能够充分满足目前在用的各种型号螺杆泵生产实践的需要,收到了较好的应用效果.     

新型防脱空心抽油杆的研制与应用

近年来 ,地面驱动螺杆泵采油技术在稠油、气油比大以及含砂原油的开采中 ,获得了广泛应用。空心抽油杆因其承受扭矩能力以及抗弯能力都优于实心抽油杆 ,而且可以实施杆内电加热工艺技术 ,成为稠油开发的必选抽油杆。由试验数据可知 ,36mm× 5 5mm空心抽油杆的抗扭能力是2 5 4mm实心抽油杆的2倍。空心杆技术的应用 ,大大提高了地面驱动螺杆泵采油技术在稠油开发中的重要性 ,但现场应用发现 ,空心抽油杆的断脱仍然是造成修井作业的主要原因。现场应用的空心抽油杆 ,一端为抽油杆外螺纹 ,一端为接箍 ,没有任何防脱工艺措施。通过调研了解…     

一种抽油杆应力测试技术研究与应用

油田有杆泵采油生产中,抽油杆在生产过程中起着举足轻重的作用,做好抽油杆杆柱组合、生产参数优化设计可以实现节能降耗,也能有效降低抽油杆断脱频率,延长油井免修期。本文的抽油杆应力测试技术,可实时测试井下抽油杆应力值,其测试数据能够有效指导杆柱组合、生产参数方案优化设计。     

有杆螺杆泵杆柱强度设计初探

针对目前有杆螺杆系断杆频繁的问题,应用弹性理论分析了细长杆传递扭矩的受力特点。考虑到细长杆受扭矩后由于弹性变形产生的蓄能现象,一旦抽油杆下部断脱使杆柱承受扭矩增加的影响,同时尽可能兼顾现场应用的方便,简化计算程序,提出了一种传递扭矩的杆柱设计方法。通过现场分析,用实例介绍了该方法的应用过程。实测扭矩与计算扭矩最大相对误差不超过9%。     

抽油杆柱纵向螺旋弯曲对脱扣的影响

抽油杆柱在下行程时,杆柱中和点以下部分受压失稳,发生包括扭转和弯曲在内的空间螺旋弯曲变形。杆柱接头螺纹在失去预紧力和受振动力作用下产生松扣,弯曲变形扭矩则加快了下部接头的脱扣速度。为预防或减少抽油杆柱脱扣,一是减少或避免抽油杆柱发生螺旋弯曲变形,二是上紧接头螺纹,达到要求的上扣预紧力。     

用API推荐作法设计抽油钢丝绳绳杆柱

提出用ＡＰＲＩＲＰ１１Ｌ推荐作法设计钢丝连续抽油杆采油系统中的抽油钢丝绳绳杆柱，推导了与钢抽油杆柱类似的振动系统模型和边界条件，给出了用ＡＰＩ设计方法设计钢丝绳采油系统绳杆的设计步骤，特别给出了设计参数：绳杆柱的等效弹性模量、等效密度、等效刚度以及固有频率的计算公式，并以一种国产抽油钢丝绳的基本为依据，给出了绳采油系统绳杆柱的频率系数表，利用现文的方法和数据，可以参照ＡＰＩＲＰ１１Ｌ推荐作法进行绳柱的设计。     

抽油杆防脱器的合理设置

油井内抽油杆柱通常受到两种松扣扭矩的作用,即上部悬绳器钢丝绳打扭形成的扭矩和下行程时抽油杆螺旋弯曲变形产生的扭矩。为防止抽油杆柱在这两种松扣扭矩作用下产生脱扣,应在抽油杆柱上设置滚珠式防脱器,文中对防脱器的合理设置问题进行了分析和探讨,并给出了防脱器的合理安装位置及数量。     

抽油杆柱脱扣的机理分析

在分析抽油杆柱各部分工作特性的基础上, 就各种扭矩的作用方向、大小和时间对抽油杆柱脱扣的影响作了机理分析。分析结果表明：（１） 扭制钢丝绳的变形扭矩Ｍｇ 在上下行程变向是杆柱脱扣的主要影响因素;（２） 中和点以下杆柱螺旋弯曲产生的扭矩Ｍｎ 主要在螺旋弯曲段对杆柱发生作用;（３） Ｍｇ 对杆柱中上部的作用大, 使杆柱在中上部脱扣的几率较大, 但由于中和点处于杆柱下部, 其附近杆柱受Ｍｇ 和Ｍｎ 作用变化最为频繁, 且还承受附加弯矩Ｍｎ 及轴向压力作用, 故杆柱下部脱扣的频率反而最高。     

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。     

使用混合杆柱时抽油泵柱塞的超冲程

任何抽油杆柱在理论上都可能产生超冲程，只是大小不同而已。超冲程的存在，使泵柱塞的有效冲程增大，甚至会大于光杆冲程。首次提出了抽油泵柱塞相对超冲程和绝对超冲程的概念，这将有助于正确认识玻璃钢抽油杆的作用和玻璃钢抽油杆的推广使用。将抽油杆柱简化成上端受光杆的激振位移、下端带有集中质量的弹簧－质量力学模型，建立了抽油杆柱纵向振动的偏微分方程和边界条件，然后用固有函数法求解方程，得出了抽油泵柱塞超冲程的无穷级数解析计算式。     

校核组合实心抽油杆柱强度的图解法

在某一给定条件下，对满足抽油杆柱强度要求的关系式进行了讨论．并绘制出了可校核抽油杆柱强度的线性关系图版。该图版可以判断任何三级抽油杆长度组合能否满足抽油杆柱强度要求，也就是直接进行强度校核；也可以求出三级抽油杆中已知两级抽油杆长度情况下第三级抽油杆的最大长度。该图版实现了用平面线性图表表达三级不同规格抽油杆长度的匹配关系，再结合抽油机最大悬点载荷、抽油机曲柄轴所能承受的最大扭矩、油管强度、液面位置等，就可进一步进行管柱结构设计。     

地面驱动螺杆泵采油系统启动过程动力学研究

综合考虑地面驱动与传动系统的机械特性、杆柱扭转振动、杆柱所受的液体阻尼与负载扭矩,建立了地面驱动螺杆泵采油系统动力学分析的数学模型,该数学模型由描述转盘旋转的动力学常微分方程与描述杆柱扭转振动的波动方程组成,既可以分析螺杆泵采油系统启动过程的动力学特性,也可以分析其停车过程的动力学特性。建立了一种独立模块仿真算法,求解转盘旋转动力学常微分方程组与杆柱扭转振动波动方程所组成的耦合数学模型。开发了地面驱动螺杆泵采油系统动态参数的计算机仿真软件。仿真计算结果表明,对于机械特性较硬的Y系列电动机所驱动的螺杆泵采油系统,电动机在较短时间内就能达到其稳定工作转速,驱动头处有较大的动载扭矩,动载系数随工作转速的增加而增加。当工作转速增加至300r/min时,动载系数达1.3,在对采油杆柱进行强度计算时,有必要考虑动载系数的影响。     

地面驱动螺杆泵抽油杆柱动力学分析技术及其应用

地面驱动螺杆泵抽油杆柱动力学分析是杆柱设计、失效机理分析的关键技术.针对细长抽油杆柱旋转运动时沿井深和井眼圆周方向与油管内壁产生碰撞接触的问题,建立了抽油杆柱非线性动力学模型.利用构造动力间隙元来描述旋转抽油杆与油管的随机碰撞接触状态,并与空间梁单元相结合,建立了旋转抽油杆柱动力学分析方法.在大庆油田B2-6-41等井的应用结果表明,井口扭矩计算平均值与实际测试值的相对误差为1.5%.根据求得的时域内抽油杆柱受力变形值以及与油管柱碰撞接触力,计算了抽油杆柱动强度和扶正器安放位置.利用该方法设计的抽油杆柱能够安全可靠地运行,使检泵周期超过550d.     

抽油泵能量补偿装置对抽油机系统的影响

通过对复合活塞的受力分析，导出安装抽油泵能量补偿装置后抽油机悬点载荷的计算公式，进而对抽油机悬点载荷、曲柄轴净扭矩、电动机实耗功率及抽油机系统效率进行了计算和分析。结果表明，安装抽油泵能量补偿装置后可使抽油机悬点最大载荷下降、悬点最小载荷增加，曲柄轴净扭矩最大值下降、负扭矩减小，电动机实耗功率减少，系统效率提高。指出安装抽油泵能量补偿装置后应对抽油杆下部采取有效扶正措施，防止下冲程时抽油杆柱下部失稳。     

碳纤维杆抽油系统节能效果与机理的仿真研究

针对碳纤维杆抽油系统节能机理缺乏深入研究的现状,建立了碳纤维杆抽油系统能效仿真模型,形成仿真评价方法,应用开发的软件系统对实际油井示功图与系统输入功率进行仿真,并将仿真结果与实际测试结果进行对比,对碳纤维杆抽油系统的节能效果进行了研究,分析了该系统的节能机理.研究结果表明:在相同工况或产量条件下,与钢质杆抽油系统比较,...