文档介绍：摘要抽油杆柱断脱是地面驱动螺杆泵井的主要故障。论文分别采用静强度条件下与交变应力条件下的力学评价模型对螺杆泵井抽油杆柱的强度进行了评价,静强度条件下的力学评价模型比较适应于抽油杆柱处于竖直状态的设计,交变应力条件下的力学评价模型比较适应于抽油杆柱处于弯曲状态的情况。论文研究了螺杆泵井旋转运动的抽油杆柱交变应力产生的机理,根据井身轨迹对油管弯曲和抽油杆柱弯曲的影响,建立了弯曲的抽油杆柱在旋转运动时交变应力的计算模型,分析了弯曲产生的交变应力对抽油杆柱柱疲劳破坏的影响,建立弯曲的抽油杆柱旋转运动受力计算和强度校核模型,利用该模型对抽油杆柱进行了受力分析,包括轴向载荷、负载扭矩的计算,以及弯曲交变应力的计算与评价。论文研究分析了影响抽油杆柱疲劳极限的因素,并根据影响因素与抽油杆柱疲劳极限的关系对抽油杆柱工作安全系数的求取进行了修正。论文对螺杆泵井抽油杆柱常见的三种生产故障的原因和机理进行了分析,针对不同的故障形式与原因总结出了相应的治理对策与技术措施。利用建立的螺杆泵井抽油杆柱强度评价方法和现场提供的实际数据,对一口螺杆泵井抽油杆柱进行了受力分析与强度评价,并对抽油杆柱的强度设计方案的有效性与合理性进行了总结与评价。关键词:螺杆泵井;抽油杆柱;交变应力;疲劳破坏;强度评价
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第虑把问题的提出提高了原油的生产成本,而且打破了油田对原油产量的生产计划,给油田工作正常有序螺杆泵是由法国人勒内·莫依诺于上世纪年代中叶发明设计的,起初它主要是应用于水利工程方面,后来作为油气举升机械设备引用到油气田开发过程,经过长期的探索与研究,螺杆泵井采油系统已经发展成为相当成熟、稳定的油气举升工艺生产系统,并且作为一种新型的举升工艺在全国各大油田中得到了一定规模的普及。尤其是地面驱动螺杆泵,由于其地面装置占地面积小、节省一次性投资、节能环保,并在举升含砂、含气以及高粘度原油方面具有相当大的优势等特点【,它不仅在陆上油田得到了大规模的推广应用,而且更是成为适合海上油田开发平台的举升设备。由于地面驱动螺杆泵井具备一次性投资少、生产过程耗能低等特点,降低了原油的开采成本,使得原来一些低产井等不具备开采价值的油井由于采用地面驱动螺杆泵井进行举升开采,也取得了明显的经济效益。因此,国内各油田为了取得原油产量的突破,在许多常规机械采油设备无法取得经济效益的区块或单井中引入了地面驱动螺杆泵采油生产系统,所以,地面驱动螺杆泵井在国内油田机械采油设备中所占的比重相较之前有了很大的提高。然而,随着地面驱动螺杆泵井应用规模地不断扩大和举升环境的不断复杂化,比如油井深度的不断增加、螺杆泵应用于斜井与各种定向井,使得螺杆泵井生产故障也越来越频繁,尤其是螺杆泵井抽油杆柱的断脱故障,直接限制了螺杆泵采油生产系统的进一步推广与使用。造成螺杆泵井当前所面临的问题的原因是多方面的,除了螺杆泵采油生产系统自身结构等方面的原因外,螺杆泵井抽油杆柱的力学模型过于简化,杆柱强度评价方法不够准确和全面也是导致抽油杆柱故障的一个非常重要的原因。根据螺杆泵采油系统中抽油杆柱失效的实例统计与分析,可将螺杆泵井抽油杆柱生产故障划分以下三类:橛透酥狭咽В橛透酥勇菸仆芽邸⑦?酆驼晨凼В橛透酥胗凸芷ナА螺杆泵井抽油杆柱频繁的故障导致作业周期的缩短,耗费大量的人力、物力,并且耽搁了油井的正常生产。因此,螺杆泵井抽油杆柱的工作故障不仅增加了油井维修费用,地运行造成了一定的干扰与困难。中国石油大学辱东叮篵学位论文
研究目的及意义国内外研究与应用现状在螺杆泵井抽油杆柱的研究方面,油田科技工作者做了大量的研究工作,研究内容立弯曲的抽油杆柱在油管中受力模型,综合考虑抽油柱承受的轴向力、扭矩以及复杂的安全、高效的运行有着非常重要的意义。气田开发领域中起到了不可忽视的作用。但是,螺杆泵井机械采油设备的可靠性、安全主要集中在抽油杆柱的受力分析、合理设计、断脱原因和预防措施等方面,并且已经形成了较为系统的理论。然而,通过对断裂的螺杆泵井抽油杆柱进行分析发现,大部分的抽油杆柱过早失效并不是由于超应力的破坏,而是由于复杂的交变应力作用下疲劳破坏造成的。螺杆泵井抽油柱在井下工作时,不可避免地会发生弯曲,简单的抽油杆柱受力模型无法准确、全面地对抽油杆柱的受力进行研究与分析,只考虑静强度条件下的抽油杆柱强度要求也无法满足螺杆泵井抽油杆柱生产过程中实际强度要求,尤其是交变应力条件下的疲劳强度要求。因此,根据螺杆泵井抽油杆柱的实际工作特点和运动状态,建交变应力,对抽油杆柱同时进行静强度条件下的强度校核与交变应力条件下的疲劳强度校核,实现对螺杆泵井抽油杆柱的综合强度校核与评价,是保证螺杆