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地面驱动螺杆泵井抽油杆柱强度评价方法研究

作　者: 杜中卫
导　师: 王海文
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气田开发工程
关键词: 螺杆泵井 抽油杆柱 交变应力 疲劳破坏 强度评价
分类号: TE933.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 前言  8-14
  1.1 问题的提出  8-9
  1.2 研究目的及意义  9
  1.3 国内外研究与应用现状  9-13
  1.4 主要研究内容及技术路线  13-14
    1.4.1 主要研究内容  13
    1.4.2 技术路线  13-14
第2章 螺杆泵采油系统抽油杆柱运动学研究  14-25
  2.1 螺杆泵井抽油杆柱在采油系统中的工作原理  14-16
    2.1.1 抽油杆柱在螺杆泵采油系统中的作用  14
    2.1.2 旋转细长杆的工作状态  14-15
    2.1.3 旋转细长杆的受力特点  15-16
  2.2 螺杆泵井抽油杆柱运动学与动力学研究  16-20
    2.2.1 螺杆泵井抽油杆柱的特点  16-18
    2.2.2 螺杆泵井抽油杆柱在井眼中的工作状态  18-20
  2.3 螺杆泵井抽油杆柱的交变应力和疲劳损坏  20-25
    2.3.1 螺杆泵井抽油杆柱承受的交变应力  20-21
    2.3.2 螺杆泵井抽油杆柱相关的交变应力参数  21-22
    2.3.3 交变应力下的螺杆泵井抽油杆柱疲劳损坏  22-25
第3章 螺杆泵井抽油杆柱强度评价研究  25-50
  3.1 螺杆泵井抽油杆柱受力模型的建立  25-28
    3.1.1 螺杆泵井抽油杆柱与油管的弯曲模型  25-26
    3.1.2 螺杆泵井抽油杆柱受力模型的建立  26-28
  3.2 螺杆泵井抽油杆柱受力分析  28-41
    3.2.1 螺杆泵井抽油杆柱的轴向载荷计算  28-31
    3.2.2 螺杆泵井抽油杆柱的弯矩和交变应力计算  31-35
    3.2.3 螺杆泵井抽油杆柱的负载扭矩计算  35-41
  3.3 螺杆泵井抽油杆柱强度校核  41-50
    3.3.1 静强度条件下的螺杆泵井抽油杆柱强度校核  42
    3.3.2 交变应力条件下的螺杆泵井抽油杆柱疲劳强度校核  42-50
第4章 螺杆泵井抽油杆柱使用寿命的延长方法  50-59
  4.1 螺杆泵井抽油杆柱常见故障及其原因分析  50-54
    4.1.1 螺杆泵井抽油杆柱断裂原因分析  50-53
    4.1.2 螺杆泵井抽油杆柱脱扣原因分析  53-54
    4.1.3 螺杆泵抽油杆柱撸扣原因分析  54
  4.2 针对螺杆泵抽油杆柱常见问题的寿命延长方法  54-59
    4.2.1 螺杆泵井抽油杆柱断裂的治理对策  54-56
    4.2.2 螺杆泵井抽油杆柱脱扣的治理对策  56-57
    4.2.3 螺杆泵井抽油杆柱撸扣的治理对策  57-59
第5章 螺杆泵井抽油杆柱强度评价实例计算  59-70
  5.1 静强度条件下DXY1X66 螺杆泵井抽油杆柱强度校核  60-66
    5.1.1 螺杆泵井抽油杆柱承受的轴向载荷计算  60-62
    5.1.2 螺杆泵井抽油杆柱承受的负载扭矩计算  62-66
  5.2 交变应力条件下DXY1X66 螺杆泵井抽油杆柱的疲劳强度校核  66-70
结论  70-71
参考文献  71-75
致谢  75

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中图分类: > 工业技术 > 石油、天然气工业 > 石油机械设备与自动化 > 油气开采机械设备 > 抽油机械设备 > 抽油杆
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