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。     

也谈螺杆泵抽油杆柱的摩擦力矩计算

<正> 地面驱动式螺杆泵在运行时,油管中的原油在旋转着的抽油杆柱表面产生一个摩擦力矩。因为该力矩与原油粘度、杆柱转速、油管内径和抽油杆柱半径等参数有关,并且分布在整个抽油杆柱的表面,所以,在进行抽油杆柱的强度计算,以及考虑电动机传递到螺杆泵上的功率等问题时,必须知道这个力矩的大小。文献[1]在对具体的物理状态作了一些假设之     

螺杆泵抽油杆柱负载扭矩计算

用螺杆泵采油时，抽油杆带动果转子旋转必须克服的反扭矩包括：１．泵转子与定子间初始过盈产生的反扭矩；２．泵定子橡胶溶胀和热胀产生的反扭矩；３．泵进出口液压差作用在转子上产生的反扭矩；４．井液对抽油杆表面产生的摩擦力矩。用试验分析方法得出了前三种反扭矩，计算了第四种反扭矩，并以大庆采油六厂拉９—２６３８井所用螺杆泵的实际参数为例进行了计算，为合理使用螺杆泵、选择适当的抽油杆参数提供了依据。     

地面驱动螺杆泵采油系统抽油杆等效节点载荷分析

为了解抽油杆在井下的受力和运动状态,使其脱断事故得到合理的解释,运用抽油杆单元有限元模型分析了地面驱动螺杆泵采油系统抽油杆在井筒中的受力和运动状态。在对问题进行求解之前,需要得出整体等效节点载荷向量,考虑到井斜,利用抽油杆单元各方向上的位移插值函数,根据虚功原理将均布载荷转化成为节点的等效载荷,然后按节点顺序装配出整体等效节点载荷向量。求解由整体刚度矩阵和整体等效节点载荷向量形成的线性方程组,可得出某一时刻抽油杆各节点不同方向的位移。对抽油杆扶正器位置安装具有指导意义。     

螺杆泵抽油杆柱轴向力的计算

根据地面驱动单螺杆泵的结构特点和不同于常规杆式泵的工作特点,推导出了抽油杆柱的轴向力计算公式,并以胜利油田井下作业公司罗36井下螺杆泵的实际参数为例作了计算,同时对影响轴向力的各变量也进行了分析,为合理选择或调整某些参数,以满足抽油杆的强度要求,提供了理论依据。     

抽油杆柱受力计算结果解释

本文所给的是作用于抽油杆柱上的诸力以及这些力与抽油杆柱弯曲趋势之间的关系。重点放在这样的事实上，即有效力，与真实力相对，是抽油杆弯曲的决定性参数。范例计算表明，有效张力在上部抽油杆分析和泵附近抽油杆及加重杆的设计中都非常重要。     

抽油杆柱振动载荷分析

应用机械振动理论对抽油杆柱的振动载荷进行了分析，其结果表明．由抽油杆柱的振动所引起的附加动载是相当严重的。适当降低抽油机的冲次和加大冲程长度可以有效地降低抽油杆柱的附加动载。     

水平井抽油杆载荷计算

按水平井抽油杆柱与油管不同接触状态，给出了在造斜井段、稳斜（斜直）井段抽油杆轴向力和抽油杆柱底端载荷的计算公式。对某井造斜井段的实例计算结果表明，抽油杆与油管间挤压力绝对值随轴向力绝对值增加而增加，上冲程时，造斜井段上部的抽油杆与油管间的磨损最严重。     

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。     

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。     

地面驱动单螺杆泵抽油杆失效分析与预防措施

地面驱动单螺杆泵抽油杆失效类型有断杆、脱扣 ,以及抽油杆与接箍联接螺纹剪切破坏等。影响地面驱动单螺杆泵抽油杆失效的主要因素有杆柱安全系数小 ,抽油杆刚度差 ,砂卡及高粘油胶质沉积 ,过载保护不理想及配合螺纹精度低及接箍材料不合格等。提出应改进过载保护系统 ,正确设计抽油杆柱 ,合理选取有关参数 ,进行刚度校核及严把质量关 ,确保螺杆泵系统高效可靠地运行。     

井下单螺杆抽油泵杆柱受力分析与设计

在井下单螺杆抽油泵系统中，抽油杆柱既传递扭矩又承受轴向载荷，其受力状态与常规抽油系统中的抽油杆柱大不相同。对井下单螺杆抽油泵杆柱进行了受力分析，并建立了杆柱设计与计算的力学模型。提出了井下单螺杆抽油泵杆柱设计的原则和在二向应力状态下等强度组合杆柱设计和计算的方法：为降低杆柱摩阻和油液压头损失，应尽量采用小规格的D级抽油杆，在小规格的抽油杆柱的最大工作应力大于抽油杆的许用应力时再选用大一规格的抽油杆。此方法可利用计算机编程进行杆柱设计与计算，其程序简单易行，适用于现场工程设计计算。最后给出了设计与计算实例。     

螺杆泵采油井杆柱断脱机理及其对策

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 ,制定了合理选配杆柱 ,加强检测 ,采用专用抽油杆 ,应用无油管采油技术 ,安装防反转装置 ,设置过载保护系统以及加强现场施工管理等技术对策 ,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。     

地面驱动单螺杆泵组合杆柱设计的微元段法

根据地面驱动单螺杆泵工作特点 ,考虑井筒不同深度处流体粘度随温度变化以及井斜角变化对杆柱受力计算的影响 ,提出了螺杆泵采油井组合杆柱设计的微元段法 ,这种方法适合于任意下泵深度。应用第四强度理论计算复合应力和应力利用率 ,根据等强度设计准则 ,可以进行任意级组合杆柱设计。实例计算结果表明 ,理论计算值与实测值误差小于 5 % ,说明该微元段法是可行的。     

螺杆泵采油油管柱弯曲对抽油杆柱的影响

抽油杆柱断脱是螺杆泵采油最棘手的问题之一。为此, 就螺杆泵采油时油管柱弯曲对抽油杆柱的影响做了分析。通过分析, 给出了油管柱轴向压力与弯曲变形计算式, 着重讨论了油管柱弯曲对抽油杆柱的弯曲角度、弯曲产生的附加弯矩和附加应力的影响。认为螺杆泵正常工作以后, 因温度的影响, 油管的弯曲增加, 抽油杆柱产生与油管相同的弯曲。最后对某油田的某一螺杆泵井作了实例计算。     

地面驱动单螺杆泵杆柱的组合设计

根据地面驱动单螺杆泵的工作特点，分析了传递动力的抽油杯柱受力状况，认为抽油杆柱受复合载荷的作用，在承受扭矩的同时承受较大的轴向力，给出了各种载荷的计算方法。由第四强度理论，提出了把抽油杯柱设计成两级杆柱的等强度组合设计方法，即先按要求及标准确定两级杆柱的直径和长度，然后扶强度条件进行校核。根据油田的实际情况，编制了抽油杆柱电算程序，并给出了设计训一算实例。     

聚合物驱抽油机井摩擦载荷的计算

聚合物驱抽油井见聚合物后,产出液为非牛顿流体,其粘度随剪切速率的变化而变化,计算抽油杆柱摩擦载荷时,要取相应剪切速率下的粘度值。由给出的上、下冲程抽油杆柱摩擦载荷的计算公式可知,聚合物驱井见聚后,摩擦载荷随冲次的增加而显著增大,所以应尽量采取低冲次参数抽油。孤东油田八区部分见聚油井摩擦载荷的计算值与实测值的实例对比表明,二者的数值差距很小,表明计算方法可行。     

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.     

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.