抽油桿失效分析

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1、抽油桿失效實(shí)驗(yàn)分析摘要：抽油桿是抽油機(jī)設(shè)備的重要部件，它將抽油機(jī)的動(dòng)力傳遞給井下抽油泵，因此了解和學(xué)習(xí)抽油桿知識(shí)是必不可少的。通過(guò)查閱資料、做實(shí)驗(yàn)以及分析結(jié)果，加強(qiáng)我們對(duì)抽油機(jī)和抽油桿的認(rèn)識(shí)，并催使我們把所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中，并通過(guò)分析找到失效原因，以便提出相應(yīng)的防止措施。關(guān)鍵詞：抽油桿、失效分析、組織。Abstract:suckerrodpumpingequipmentisanimportantcomponentofmachineoilpumpingmachine,poweritwillbepassedtothedownholepump,sounderstandingan

2、dlearningtheknowledgeisessentialforsuckerrod.Dotheexperimentandtheanalysisresultsthroughaccesstoinformation,understanding,strengthenourpumpingandpumpingrod,anditmovesustolearnprofessionalknowledgeintopractice,andthroughtheanalysistofindthecauseoffailure,soastoputforwardcorrespondingprevention

3、measures.Keywords:suckerrod,failureanalysis,organization.一、前言1、抽油機(jī)基本介紹抽油機(jī)是石油工業(yè)中的一項(xiàng)重要組成部分，在抽油機(jī)驅(qū)動(dòng)下，帶動(dòng)其他設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)油井的機(jī)械式開(kāi)采。主要分為游梁式和無(wú)梁式兩大類(lèi)。游梁式抽油機(jī)主要由油梁—連桿—曲柄機(jī)構(gòu)、減速裝置、動(dòng)力設(shè)備和輔助設(shè)備四部分組成。如下圖所示：圖1曲柄平衡常規(guī)型游梁式抽油機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1一剎車(chē)裝置;2一電動(dòng)機(jī);3一減速器皮帶輪;4一減速器;5一動(dòng)力輸入軸;6一中間軸;7一輸出軸;8一曲柄;9一曲柄銷(xiāo);10一支架;11一曲柄平衡塊;12一連桿;13一橫梁軸;14一橫梁;15一

4、游梁平衡塊;16一游梁;17一支架軸;18一驢頭;19一懸繩器;20一底座工作原理：減速器將動(dòng)力機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；曲柄軸的低速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)由連桿機(jī)構(gòu)變?yōu)轶H頭懸繩器的上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，懸繩器下接抽油桿柱，抽油桿柱帶動(dòng)抽油泵柱塞(或活塞)在泵筒內(nèi)作上下往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而將油井內(nèi)的原油舉升到地面，達(dá)到抽油的目的。2、抽油桿受力分析抽油桿是抽油機(jī)的重要組成部分，抽油桿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中主要受以下幾種力的作用：①動(dòng)載(慣性力)F慣；②抽油桿柱所受的摩擦阻力F阻；③抽油桿柱所受的浮力F??；④襯套與柱塞間的摩擦力F柱塞；⑤抽油桿自身重量G；⑥液體通過(guò)游動(dòng)凡爾時(shí)的水力阻力F凡爾。

5、自由狀態(tài)下金屬破壞的最大程度決定于失穩(wěn)的程度,抽油桿的失穩(wěn)包括動(dòng)力失穩(wěn)和受壓彎曲失穩(wěn)。動(dòng)力失穩(wěn)來(lái)源于桿體軸向和橫向應(yīng)力載荷變化,周期和載荷變化量越大,動(dòng)力失穩(wěn)越嚴(yán)重；彎曲失穩(wěn)來(lái)源于桿體在螺旋狀井筒中橫向擺動(dòng)的劇烈程度和頻率。由于上沖程時(shí)抽油桿受自重和液柱對(duì)活塞的壓力影響，始終保持受拉狀態(tài)，失穩(wěn)性不嚴(yán)重。在下沖程中，根據(jù)材料力學(xué)壓桿穩(wěn)定中的約束概念規(guī)定，將最下端抽油桿下部當(dāng)固定點(diǎn)，上部為自由端進(jìn)行研究。則抽油桿失穩(wěn)來(lái)自于F柱塞和F凡爾：　F柱塞=(0.94D/δ)-140　　F凡爾=1.5nkA3[1-(f/A)]S2n2ρ/(729u2f2)　　F=F柱塞+F凡爾式中，D為柱塞斷

6、面直徑，mm；δ為柱塞與襯套間隙(表1)，mm；nk為游動(dòng)凡爾個(gè)數(shù)，在本文中取1；S為光桿沖程，m；n為沖次，min-1；ρ為井液密度，kg/m3；u為流量系數(shù)，取0.8；A為柱塞積，m2；f為游動(dòng)凡爾座孔面積，m2。中性點(diǎn)以下抽油桿長(zhǎng)度L為:L=(F液+F慣+F)/(πd2ρ桿g/4)　　F慣=F桿Sn2/1440式中,d為桿直徑,m；F液為管內(nèi)液柱作用在柱塞上的壓力,MPa；F桿為桿柱重量,N；ρ桿為抽油桿的密度,kg/m3。根據(jù)壓桿理論,桿柱發(fā)生彎曲的臨界載荷P為:P=π2EI/l2　　I=πd4/647式中,E=20.59×104MPa；l為3/4in抽油桿單根長(zhǎng)度,8m

7、。由于P《F，所以下沖程時(shí)抽油桿中性點(diǎn)以下始終是嚴(yán)重彎曲的，變形的長(zhǎng)度在L以下，泵掛越深，這部分抽油桿就越容易彎曲，磨損就越嚴(yán)重。隨著油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期，油井產(chǎn)能降低，產(chǎn)出液含水量高，需要電泵轉(zhuǎn)抽、加深泵掛等措施來(lái)維持油田的產(chǎn)量。但是，在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在很多問(wèn)題，使抽油桿頻繁失效，影響油井產(chǎn)量，還浪費(fèi)了大量的作業(yè)費(fèi)用。此外，抽油桿本身在長(zhǎng)期承受交變載荷時(shí)也會(huì)發(fā)生疲勞斷裂。在這個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，抽油桿受到各種因素的影響。主要有來(lái)自各種作用介質(zhì)的作用力，產(chǎn)出液中的各種腐蝕介質(zhì)包括原油、