地面驱动螺杆泵井抽油杆柱力学研究

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1、中国石油大学硕士研究生学位论文隼东(申请工学硕士学位)地面驱动螺杆泵井抽油杆柱力学研究学科专业：培养方向：硕士生：指导教师：油气田开发工程‘采油工程理论与技术陈实王海文(教授)地面驱动螺杆泵井抽油杆柱力学研究陈实(油气田开发工程)指导教师：王海文(教授)摘要地面驱动螺杆泵采油系统采用抽油杆向井下泵传递能量，抽油杆承受拉力、扭矩和弯矩，受力情况复杂。尤其是采用大排量螺杆泵或下泵深度较深时，抽油杆强度问题是影响采油系统安全生产的主要问题，因此对螺杆泵采油系统抽油杆柱进行力学研究以及动态特性分析，完善其工作理论具有重要的理论与实际意义。本文研究了螺杆泵抽油杆柱受力和

2、振动问题。建立了抽油杆承受拉力、扭矩和弯矩的计算理论。对抽油杆振动问题进行分析，建立了螺杆泵井驱动杆柱的纵振、扭振、横振的力学模型和计算模型，能够求出杆柱纵振、扭振和横振的共振频率以及发生共振的临界转速。采用分析钻柱动力学的动力间隙元理论对螺杆泵井杆柱的动力学特性进行了研究。从杆柱受力角度分析了螺杆泵井杆管偏磨产生的原因，提出了解决方法。研究了抽油杆旋转偏心失稳问题及扶正器安放位置的计算方法。对油管柱受压弯曲变形进行了理论分析和变形量的计算。论文研究采用了两种试验测试技术，一种是用传感器测光杆受力技术，另一种是电参数法测试技术。采用测试数据分析软件，通过近百井

3、次测试数据的分析，验证了论文研究的杆柱受力和振动分析理论。关键词：螺杆泵，抽油杆，受力，偏磨ADynamicsStudyonSurface—drivingProgressingCavityPumpof0iIProductionSystemChenShi(OilandGasDevelopmentEngineering)DirectedbyProfessorWangHal-wellAbstraetOilproductionsystem、Ⅳitllasurface-drivingprogressingcavitypumptransmitspressuretothed

4、ownholepumpbysuckerrods．Thesuckerrodsthe他forebeartension,torsionandbendingmomentinacomplicatedway．Especiallywhenrdgh-dutypumpsareusedorde印wellsareinvolved,thehardnessofsuckerrodsbecomesthemajoreffectofthesafetyconditionofalloilextractions)rstem．Amechanicstudyondrivingrodsinapumpsyst

5、emandtheanalysisoftheirdynamiccharacteristicsforimprovingtheirworkingprincipleisboththeoreticallyandpracticallymeaningful．Thepaperbuildsacalculatingconceptofthetension,torsionandbendingmomentthatsuckerrodsbear；andbuildsthedynamicmodelandcalculatingmodeloftheirlongitudinalvibmfioII，w

6、renchvibrationandthehorizontalvibrationinwhichtheiMPactofcentralizerisaccounted，andbywhichtheresonancefrequencyoftIlelongitudinal．wrenchandhorizontalvibrationofsuckerrodsandthecriticalrotaryspeedwhentheresonancehappensCanbecalculated．Thepaperstudiesthedynamiccharacteristicsofsuckerr

7、ods；analysesthecausesandsolutionsoftheeclcentricwe盯ofsuckerrodsbasedontheirforcestate；studiesthedecentralizedrotarywhiehCausesinstabilityandtheealculationofthecorrectpositionforcentralizers；andtheoreticallyanalysesthedeformationoftubingunderpressureaswellasquantitativelycalculatesth

8、edeformingdimension