螺杆泵井驱动杆柱的偏磨和断裂动力学分析

油管或油杆的偏斜被认为是驱动杆柱偏磨和断裂的主要原因,但现有的防治方法不能从根本上解决其偏磨及断裂问题.根据驱动杆柱动力学理论,分析认为横向振动对驱动杆柱的偏磨和疲劳断裂有重要影响.建立了驱动杆柱的横向振动模型,提出了根据横向振动频率计算驱动杆柱临界转速的方法和通过控制驱动杆柱的转速来控制驱动杆柱的横向振动的防偏磨和断裂的方法,同时针对驱动杆柱的疲劳断裂现象,用安全系数法对其进行校核计算,从动力学角度为螺杆泵井驱动杆柱的偏磨和断裂问题提供了解决方法.     

旋转细长杆柱动力学分析在抽油杆扶正器设计中的应用

旋转细长杆柱动力学问题在石油钻采工程中有着重要的应用。在地面驱动螺杆泵采油中,由于井斜和抽油杆高速旋转,导致杆管偏磨失效,造成的经济损失十分严重。合理安放扶正器是解决这一个问题的关键。建立了考虑动力间隙元和空间梁单元的旋转细长杆柱动力学分析模型及分析方法。根据杆管碰撞接触状态,提出了以杆管碰撞概率、平均碰反力来进行扶正器安放位置设计的方法。通过现场应用表明,该方法收到了防止杆管偏磨、延长检泵周期、节约呆油经济成本的良好效果。     

螺杆泵采油杆柱受径向力激励的横向振动

杆柱横向振动是螺杆泵采油系统杆管失效的主要原因,研究杆柱匀速自转时液体径向力对杆柱横向振动规律的影响,通过仿真拟合方法得到液体径向力的数学模型并探讨径向力和公转离心力对杆柱作用规律;建立杆柱横向振动的仿真模型,其中液体径向力和由于杆柱偏心旋转离心力为横向激励,研究液体径向力对杆柱横向振动规律的影响;利用数值方法对振动微分方程求解。结果表明：液体径向力的方向变化和偏心率有关且存在使径向力方向转换的临界偏心率,考虑径向力时杆管间碰撞力增大,碰撞次数增多,杆管首次发生碰撞时间缩短,杆柱波动性更大,碰撞力最值出现在杆柱底端和中部附近;杆柱工作时间越长其整体振动越明显,形状越不规则。     

螺杆泵井光杆断裂原因与防治对策研究

在地面驱动螺杆泵井的杆柱系统中 ,光杆和抽油杆都承受着复杂的垂向载荷、扭矩和弯矩 ,由于光杆一般比抽油杆直径大、材质好 ,所以光杆的应力应该比其下部紧接着的抽油杆小 ,但是 ,有些井光杆断裂比上部抽油杆断裂还多 .研究认为 ,当驱动头偏斜 ,盘根上、下部分光杆不在同一轴线上时 ,由于盘根对光杆的约束作用 ,将在盘根下方的光杆上产生弯矩 ,光杆旋转运动过程中 ,弯矩造成的交变应力使光杆产生疲劳破坏 ,光杆断裂位置和断面形状以及定量计算结果都证实了这种判断 .提出用光杆垂直度测量仪严格控制驱动头偏斜的方法 ,可以保证驱动头安装偏斜不超过 0 .5°,是避免光杆发生疲劳破坏的有效措施     

旋转抽油杆柱扭转振动固有频率分析

在对旋转抽油杆柱的扭转振动分析的基础上 ,给出了各阶扭转振动固有特性参数的计算式 .实例计算结果表明 :螺杆泵采油系统在 70 0～ 1 80 0 m的正常下泵深度时 ,常用的单级和二级抽油杆柱的前五阶扭转振动固有频率在 2 6～ 6 0 8r/min,覆盖了螺杆泵采油系统的工作转速区 (6 5～3 5 0 r/min) ,这完全不同于有杆泵采油系统 .指出 :在选定螺杆泵采油系统的工作转速时 ,应将杆柱的前五阶扭转振动固有频率对应的转速作为约束条件 ,以避开该转速范围 ;对于级次杆柱的高阶固有频率 ,由于其频率相对单级杆柱的增减幅值在 2 .1 %～ 5 .2 %之间 ,可近似按单级杆柱考虑 .文中提供的数据可以直接指导螺杆泵采油系统的杆柱组合与系统转速的匹配     

螺杆泵井偏磨机理及防偏磨技术研究

针对大庆油田螺杆泵井杆管偏磨严重的问题，从偏磨现象入手，建立抽油杆瞬态动力学有限元模型和转子动力学模型，进行杆柱受力分析，确定螺杆泵井杆管偏磨主要原因是由于螺杆泵转子的偏心运动、井身结构等因素所致。结合偏磨因素提出了优化布置抽油杆扶正器、推广应用实心高强杆等治理措施，取得较好效果。     

旋转抽油杆柱扭转振动固有频率分析

在对旋转抽油杆柱的扭转振动分析的基础上，给出了各阶扭转振动固有特性参数的计算式。实例计算结果表明：螺杆泵采油系统在700－1800m的正常下泵深度时，常用的单级和二级抽油杆柱的前五阶扭转振动固有频率在26－608r/min，覆盖了螺杆泵采油系统的工作转速区（65－350r/min），这完全不同于有杆泵采油系统。指出：在选定螺杆泵采油系统的工作转速时，应将杆柱的前五阶扭转振动固有频率对应的转速作为约束条件，以避开该转速范围；对于级次杆柱的高阶固有频率，由于其频率相对单级杆柱的增减幅值在2.1%-5.2%之间，可近似按单级杆柱考虑。文中提供的数据可以直接指导螺杆泵采油系统在杆柱组合与系统转速的匹配。     

抽油机悬点最小载荷计算偏差对抽油杆柱受力状况评价的影响

抽油杆承受交变载荷 ,而交变载荷往往造成材料的疲劳损坏 ,杆柱的疲劳寿命与变载循环次数和变载幅度直接相关。因此 ,同一变载循环中最大及最小载荷的计算结果正确与否对杆柱疲劳分析有很大影响。对几种常用的载荷计算方法 ,包括 :考虑液柱惯性力的KemlerEmory方法 ,未考虑液柱惯性力的Mills方法 ,APIRP 1 1L中的推荐作法和考虑抽油杆自由纵振产生振动载荷的算法等进行分析发现 ,各种方法对最小载荷的计算结果偏差过大 ,这会对抽油杆柱的力学分析造成影响。根据载荷计算结果进一步探讨了抽油杆柱疲劳极限问题。     

横向补给系统高架索横向振动研究

考虑了集中质量对系统动力学行为的影响,基于弹性力学理论,建立了海上横向补给系统高架索的横向振动的连续体理论模型.利用Galerkin方法对高架索系统振动的偏微分方程进行模态离散,忽略高阶模态影响,得到了高架索系统的标准非线性动力学控制方程.利用多尺度方法对动力学方程进行渐近分析,研究结果表明高架索横向振动除了受高架索张力影响外,同时还受集中质量大小、位置等因素的影响.     

抽油机悬点最小载荷计算偏差对抽油杆柱受力状况评价的影响

抽油杆承受交变载荷,而交变载荷往往造成材料的疲劳损坏,杆柱的疲劳寿命与变载循环次数和变载幅度直接相关。因此,同一变载循环中最大及最小载荷的计算结果正确与否对杆柱疲劳分析有很大影响。对几种常用的载荷计算方法,包括：考虑液柱惯性力的Kemler Emory方法,未考虑液柱惯性力的Mills方法,API RP 11L中的推荐作法和考虑抽油杆自由纵振产生振动载荷的算法等进行分析限发现,各种方法对最小载荷的计算结果偏差过大,这会对抽油杆柱的力学分析赞成影响。根据载荷计算结果进一步探讨了抽油杆柱疲劳极限问题。