抽油机井油管载荷的测试分析.pdfVIP

维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第32卷 第 1期 2008年 2月 JOURNALOFDAQINGPETRoIEUM INSTITUTE Vol_32 No．1 Feb． 2008 抽油机井油管载荷的测试分析 何富君 ，刘永 刚 ，张瑞杰 ，崔旭 明 (1．大庆石 油学院 机械科学与工程学院，黑龙 江 大庆 163318； 2．中国石油管材研究所 石油管力学和环境行为重点 实验 室，陕西 西安 710065) 摘 要 ：分析抽油机井油管载荷 的组成和计算方法 ，并用 电阻应变式传感器测试井 口处油管 的弯 曲载荷和拉伸载 荷 ．结果表明，不同井 口的油管均存在一定的弯曲载荷 ；油管拉伸载荷的波动性受泵径和冲次 的影响较大 ，井 口处载荷 的 循环特性一般大于 0．6；油管载荷 的计算与实测结果的相对误差在 ±5 以内．油管载荷计算方法能够较好反映载荷波 动范围． 关 键 词 ：抽油机井；油管载荷 ；载荷测试 ；载荷计算 中田分类号 ：TE933．1 文献标识码 ：A 文章编号：1000—1891(2008)O1—0046一O3 0 引言 大庆油 田的抽油机井油管频繁发生断裂 、脱扣和漏失失效．油管失效主要发生在螺纹联接部位 ，属于 疲劳断裂失效 ，与油管柱所受的载荷相关．以前对油管的载荷研究较少 ，仅限于静载荷 的简单计算嘲． 油管动载荷来 自油管 、液柱和抽油杆的耦合振动 ，以及管、杆及泵阀的摩擦作用 ，准确计算较难．油管深埋 于地下 ，油管实时载荷测量困难．受传感器安装和数据传输等影 响，主要测 量井 口处的油管载荷，并分析 载荷的特点和影响因素． 1 油管载荷 油管静载荷包括油管的自重、油管的浮力和油管内井液的作用力．有些载荷在上冲程或者下冲程区 间内可以认为是静载荷 ，如活塞与泵筒之间的摩擦力、管内井液与油管之间的摩擦力等．这些力 比较小 ， 一 般可以作为定值处理．油管的动载荷主要是指油管受上 、下冲程交变载荷作用产生的振动载荷．井液 流人 、流出油泵阀孔时产生的作用力，将载荷传递到油管柱上 ，也属于油管动载荷．由井斜 、抽油杆柱的螺 旋屈曲等原因造成抽油杆与油管之间的摩擦 ，也是一种随抽油杆柱运动状态变化的动载荷 ，很难对它进行 准确计算 ，一般以静载荷的形式给出经验表达式．油管上冲程和下冲程所受的载荷不同，上冲程井 口油管 载荷 F。为 F 一 F 一 F：。+ F。一 F 一 F 一 F。一 F ， (1) 下冲程井 口油管载荷 F 为 F 一F1一F2+F。+F +F +F；+F +F ， (2) 式 (1—2)中：F 为油管的自重 ；F 为上冲程时油管所受的浮力；F 为下冲程时油管柱所受的浮力，将套压 作用考虑在内；F。。和F。分别为上冲程和下冲程时油管内液柱对油管 的轴向作用力 ； 为柱塞与衬套之 间的摩擦力；F 为抽油杆柱与油管柱之间的摩擦力；F 为油管内液柱与油管之间的摩擦力；F：为下冲程 时抽油杆柱与液柱的摩擦力 ；F 为油管柱的振动载荷 ；F 为下冲程时活塞下行使泵腔增压产生的压力． 整个油管的浮力包括泵上部油管的浮力、泵的浮力和泵下部管柱的浮力．由于泵的长度较短，可 以忽 收稿 日期 ：2007一O7—27}审稿人：赵伟 民}编辑 ：任志平 基金项 目：中国石油天然气集团公司重点实验室开放基金项 目(WT05—43) 作者简介 ：何富君(1970一)，男 ，博士生 ，副教授 ，主要从事油田装备失效及测试分析方面的研究 · 48 · 维普资讯 第 1期 何富君等 ：抽油机井油管载荷的测试分析 略，则 F 和 F 分别为 F 一手[ (L—H)+ ](一讲)，