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。     

抽油杆柱应力测试与数据分析

在井筒条件下,抽油杆柱系统的受力极其复杂,尤其在斜井中,杆柱的受力状态更加复杂,在此受力工况下,杆柱疲劳极限降低,更容易发生疲劳破坏;若防偏磨措施配套不合理,在磨损部位易造成应力集中,抽油杆柱在短期会发生断脱现象。为了提高抽油井杆柱优化设计与防偏磨配套水平,引进了抽油杆柱应力测试技术。通过在直井、斜井2种情况下的应力测试,得到比较接近实际的抽油杆柱的受力状态。对比理论计算,找到了理论计算方法与实际情况下的差异,分析了斜井侧向力的大小及其分布,这有利于优化杆柱设计和防偏磨配套,并可减少杆柱疲劳、偏磨损害。     

加装减载器的抽油杆柱设计方法研究

减载器可降低抽油机悬点载荷,但改变了抽油杆柱的受力状态,常规的多级抽油杆柱组合已不适用于加装减载器的杆柱组合。考虑减载力的影响,基于静等强度准则,结合减载器处杆柱应力状态,提出了杆柱组合的改进设计方法,并应用当量应力条件对设计杆柱进行强度校核,实现了加装减载器的抽油杆柱设计。现场应用表明:既降低了悬点载荷,又改善了杆柱应力状态,可延长杆柱使用寿命。     

基于实际井眼轨迹的抽油杆柱API设计方法

目前的抽油杆柱设计方法大都基于设计井眼轨迹或经验公式，因此设计的抽油杆柱与井眼的匹配性并没有达到最优，结果可能影响了抽油杆柱的受力特性和寿命。概述了目前现有的抽油杆柱设计方法，提出了基于实际井眼轨迹的抽油杆柱API设计方法，即考虑到在三维空间中井下粘滞阻力及动载的影响，利用微单元分析方法计算出轴向载荷与轴向应力，然后在此基础上进行杆柱组合设计，并给出了设计流程。以江苏油田永21-3井为例，对几种设计方法的设计结果进行了对比分析，结果表明，江苏油田目前采用的抽油杆柱设计方法包含了人为经验因素，并不是最优的杆柱设计结果，有待进一步改进。     

玻璃钢杆与钢杆混合抽油杆柱动态模型的解析法研究

在一维波动方程的基础上，建立了玻璃钢杆与钢杆混合抽油杆柱的动力学模型。这种模型考虑了两种杆柱材料性质差别、钢接箍集中质量和液体粘滞阻力对玻璃钢杆柱的动力学影响，以及抽油泵边界条件中带有未知状态转换时间参数。针对这种含待定参数的定解条件，建立了求解数学模型的解析方法。实际计算表明，理论计算值和实测结果基本吻合。     

用弹簧－质量模型设计铝合金抽油杆柱

根据铝合金抽油杆柱的特点，将其简化为弹簧－质量模型；折算该杆柱的总质量与总刚度后，应用振动理论求得杆柱振动频率，进而采用ＡＰＩ推荐的方法设计铝合金抽油杆柱。计算表明，利用铝合金杆柱的低密度特性可以显著降低抽油机悬卢、载荷与曲柄扭矩；利用其机械共振特性有利于提高井下果效率，对深抽井有重要意义。     

斜井防偏磨抽油杆柱的设计

针对目前斜井抽油杆柱设计存在的问题,通过对斜井杆柱的受力分析,综合考虑了井斜因素与抽油杆柱在井下的工作受力情况,建立了斜井抽油杆柱载荷的力学模型,从而确定了抽油杆柱、扶正器优化设计的方法。通过软件计算,可确定抽油杆柱的优化组合以及扶正器的合理间距。能有效减少或防止斜井杆管的偏磨现象。     

抽油杆柱磨损分析与安全性评价

杆柱使用寿命方面,传统的计算方法通过预测磨损量来计算杆柱的疲劳极限,没有考虑井下复杂情况以及预测参数的不确定性,计算结果不能很好地反映杆柱工况以及安全性。针对这一问题,建立基于GA-SVM和蒙特卡洛模拟的抽油杆柱磨损分析与安全评价模型。根据抽油杆柱受力分析,获得杆柱井下受力情况,利用GA-SVM建立井下影响因素与抽油杆柱磨损率之间的映射关系;充分考虑井下参数的不确定性,利用蒙特卡洛模拟法计算抽油杆柱的安全可靠程度,并结合安全等级进行寿命分析。分析结果可与现场实际情况一致,同时,寿命计算具有较高的预测精度。该方法具有一定的现场适用性,能够为现场技术人员提供杆柱磨损与安全分析处理依据。     

斜井抽油杆柱的力学分析与设计

根据斜井抽油杆柱运动特性,建立了较完整的分析杆柱受力的三维力学模型;利用其所有平衡条件和变形协调关系,分析了杆柱在复杂运动、变形过程中的受力状况,预测了斜井中的悬点最大载荷和最小载荷二个重要参数,以及杆柱任一截面上所有内力分量。实测结果表明与理论计算结果相当吻合。在综合考虑强度、刚度、疲劳寿命的基础上,依据本方法可进行斜井中的抽油杆柱设计及其扶正器的安装位置设计。图4表2参4     

抽油杆柱三维力学分析及设计系统(DARS)的开发和应用

根据实际井眼轨迹的特征及系统动力学理论建立了抽油杆柱在实际井眼中的动态仿真模型。应用有限差分法对不同抽油杆柱组合在实际井眼中各个节点的三维受力特征及位移做出了较详细的分析,在此基础上利用模块化编程技术开发了三维井眼条件下杆柱设计、力学分析及偏磨点位置预测软件,并对抽油杆柱组合的合理性、杆柱的受力特征、偏磨状况等进行了仿真。对现有抽油杆柱系统进行分析并提出优化方案。软件计算结果与实验井测试数据一致,体现了软件有较好的预测效果和较高的现场实用价值。     

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。     

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%。     

预测有杆泵抽油系统参数的新方法

介绍了固定于质量为零的基础之上、并随基础上下运动的抽油杆柱纵向振动的一维有阻尼波动方程，应用振型叠加法求解了抽油杆柱波动方程，从而可将偏微分方程的数值解转化成常微分方程组的数值解，并以单级杆柱为例阐述了周振型叠加法求解抽油杆柱波动方程的全过程。由于常微分方程组数值解的特点，上述方法可以很方便地模拟井下泵的边界条件，且适用于不同材料的组合杆柱。应用结果表明，这种方法具有运算量少、节省计算机运算时间和预测精度较高等优点。     

水平井抽油加重杆柱设计方法

本文首先分析了水平井中抽油杆柱的受力特点,讨论了水平井中抽油杆柱加重的位置与必要条件。应用纵横弯曲连续梁柱理论得到了求解带扶正器的抽油杆柱的轴力、弯矩和挠度计算公式;以修正的Goodman应力图为强度准则,并考虑杆柱刚度条件,提出了水平井中抽油杆柱加重设计的方法。最后给出了某油田1口井的抽油杆柱设计实例,说明了该万法的正确性。     

多级复合杆柱的等效计算方法分析

API等效计算方法在等效杆柱的变形量和体积保持不变的前提下 ,计算出等效杆柱的弹性模量和密度 ,进而按单级杆柱的计算方法计算复合杆柱中声波的传播速度和复合杆柱的基本固有频率 ,因此与实际情况相差较大。为此 ,提出一种新等效杆柱计算方法 ,即按要求计算出多级复合杆柱的基本固有频率 ,再按给出公式计算平均波速及等效面积 ,其余计算与API等效计算方法相同。     

下泵深度及抽油杆柱组合优化设计方法

确定下泵深度与抽油杆柱组合是抽油机井生产参数设计的重要内容．文中运用二阶段单纯形法和０．６１８法建立了有杆抽油井下泵深度又抽油杆柱组合优化设计模型,并编制了相应的计算软件进行实例计算。结果表明该方法精确、有效,适用于工程计算。     

江苏油田抽油杆柱组合的合理性评价与设计优化

对现有抽油杆柱设计方法进行改进与补充,给出基于实际井眼轨迹的抽油杆柱设计模型。指出杆柱组合设计要基于实际井眼,才能保证杆柱工作时具有较好的系统性能。对江苏油田试验井进行分析后发现,目前江苏油田 的杆柱设计方法存在较大的改善空间。文章应用基于实际井眼轨迹的API设计方法对现有杆柱进行重新设计,得到较好的结果,系统整体性能大大提高,目前此种方法已经投入生产实践。