抽油机井振动载荷对杆管偏磨的影响研究.pdfVIP

维普资讯 38 第23卷 第 1期 大庆石油地质与开发 P．G．O．D．D． 2004年2月 文章编号 ：1000—3754 (2004)叭-0038-04 抽油机井振动载荷对杆管 偏磨的影响研究 韩修廷 ，王秀玲 ，侯 宇 ，郑国兴 (1．国家地震局 哈尔演力学所，黑龙江 哈尔滨 l50080；2．大庆油 田有限责任公司 采油工程研究院，黑龙江 大庆 163453) 摘要：建立有杆泵杆柱振动力学偏微分方程并求解和分析，研制 了可测出抽油杆工作过程 中瞬时受力 状况的测试仪器，进行 了现场测试，获得 了抽油杆不同部位受拉压和侧 向力的周期性变化 曲线，发现 了振动载荷由下至上逐步增大的规律。当轴向压力增大到一定程度时，杆柱将屈曲变形，增加径向接 触力，会使杆管偏磨的程度增加 ，为抽油机井杆管防偏磨提供 了依据。通过采取合理加重、优化参数 等技术措施 ，使杆柱受力中和点下移或减轻振动影响，措施在不同油田的几千口井上实施后见到了下 移 中和点、减小振动载荷、延长检泵周期的明显效果。 关 键 词：抽油机；振动；杆柱偏磨；分析计算 中图分类号：TE355．5 文献标识码 ：A 大庆油田进入特高含水期，抽油机井杆管偏磨井 数不断增加，杆断比例上升，检泵周期缩短，作业费 用增加。通过对抽油机井杆柱载荷的测试发现 ，抽油 杆柱在往复运动中存在着 由振动引起的附加动载 。 通过对抽油杆柱振动载荷进行分析计算 ，搞清 了振动 4udx d Ap 一~ c 出 ar 载荷的变化规律，提出相应的预防措施 ，对于减缓抽 油机井杆管偏磨，降低杆断比例，提高泵效，延长抽 油机井的检泵周期是十分必要的。 1 杆柱振动机理分析 +oN出 1．1 振动载荷产生的原因 b 图1抽油杆动力学模型图 抽油杆柱联结在一起属细长杆 ，是一根长弹簧 。 在弹簧下端突然增加一个交变载荷 ，就会产生振动 。 在抽油杆 X处取一微段进行受力分析 (图 当悬点从下死点开始向上时，液柱载荷逐渐加到柱塞 1b)，有下式 和抽油杆柱上 ，随着杆柱的向上运动 ，抽油杆柱就产 Ⅳ+c d +pA Ⅳ+ (1) 生振动 同样 ，当驴头从上死点开始向下运动时，同 样也产生振动，理论上在上下冲程 内外加载荷共发生 式中 c——液柱对抽油杆柱 的阻尼系数 ；p——单位 两次变化 (加 、卸载)，但在抽油杆上的载荷一个冲 长度抽油杆的质量，kg／m；A——抽油杆柱的横截面 程交变多次 。 积，m ；Ⅳ——抽油杆柱 内的轴向力。 1．2 振动载荷力学模型建立 N = A =E A =EAOu／OX (2) 1．2．1 偏微分方程的建立 将式 (2)代人式 (1)整理得 在假设抽油杆为均质弹性杆的条件下，抽油杆的