张杨[1]2008年在《钢丝绳抽油杆在小斜度井中的应用机理研究》文中指出抽油杆是有杆泵抽油过程中的重要工具。钢丝绳连续抽油杆是一种以专用钢丝绳材料为基础的特种抽油杆,具有柔性、连续、重量轻、强度高的特点,它可以解决钢抽油杆所带来的诸如:脱扣、“活塞效应"、摩擦阻力较大、作业时间较长等难以克服的问题。由于目前钢丝绳抽油杆的应用缺乏较完善的理论指导,及其配套的设备和工具,致使其不能广泛应用。本文在总结前人研究成果的基础上,对钢丝绳抽油杆在小斜度井中的工作过程进行了受力分析,并对小斜度井中钢丝绳抽油杆柱进行了设计。通过运动分析软件ADAMS,对钢丝绳抽油杆在井眼轨迹曲率较大处工作的过程进行了仿真,根据仿真结果,进一步研究井眼轨迹曲率较大处钢丝绳抽油杆上如何放置扶正器,减少钢丝绳的磨损问题。最后,在总结和分析各种抽油杆扶正器实际应用情况的基础上,对钢丝绳抽油杆用扶正器的设计提出了要求,并设计了一套适合钢丝绳抽油杆用的扶正器。本文所做的力学分析、提出的研究方法和进行的相关设计,对钢丝绳抽油杆在斜度较大的井,及存在井眼轨迹曲率较大段的井中应用有积极的指导作用,且将大大拓宽钢丝绳抽油杆在抽油井中的应用范围,充分展示钢丝绳抽油杆所具有的优越性。
潘运平[2]2003年在《柔性连续抽油杆表面防护技术研究》文中提出机械采油是国内外传统采油的主要方式，而有杆泵抽油是当今世界采油行业中应用最广泛的技术，也是迄今采油工程中一直占主导地位的举升方式。柔性连续抽油杆作为一种新型的有杆泵抽油的泵杆，在试用阶段就显示出了极强的优越性，倍受石油专家的好评。对于发展我国的陆上采油工业具有重要的意义。 柔性连续抽油杆由于使用工况的特殊性和工作环境的复杂性，存在着严重的腐蚀、磨损问题和在低温环境下表面防护涂层容易开裂等缺点，严重影响了柔性连续抽油杆的产业化进程。针对这些问题，论文对柔性连续抽油杆表面防护材料进行了一系列的研究。主要的研究成果及创新如下： (1)从柔性连续抽油杆表面防护材料存在的低温性能不好、接头易开裂等问题出发，对应用于柔性连续抽油杆表面防护的尼龙类塑料进行了基本性能研究和拉伸强度、熔融指数、冲击强度等对比试验研究。结果表明：尼龙类工程塑料PA66-1、PA6-2具有强度高、韧性好、流动性好、易加工等特点，能够满足柔性连续抽油杆的力学性能要求； (2)建立了尼龙类工程塑料(PA6、PA66)的腐蚀理论模型；对所选用的尼龙类工程塑料进行了腐蚀试验、吸水试验和耐化学药品的分析，结果表明：PA6-2、PA66-1两种材料具有很好的耐腐蚀性能；分析了多种抗热氧化稳定剂对尼龙类工程塑料的协同作用，并确定了尼龙涂层的抗氧化稳定剂； (3)分析了尼龙类工程塑料的增容改性原理，并对选定的几种柔性连续抽油杆表面防护尼龙涂层进行了大量的共混改性研究，包括与PE、PP、ABS、POE的共混改性。得出了PA6／ABS-g-MAH和PA6／POE在低温状态下具有良好的冲击韧性和延展性的结论；确定了两个柔性连续抽油杆表面防护材料配方：①尼龙6+ABS-g-MAH+M-g-MAH+抗氧剂+助剂；②尼龙6+POE+相溶剂+抗氧剂+助剂； (4)对自行研制的材料配方——尼龙6+POE+相溶剂+抗氧剂+助剂(代号为ZZ7024B)和某柔性连续抽油杆生产厂家使用的尼龙涂层(代号为JKPA)进行了摩擦磨损试验；分析了滑动速度、载荷分别对两种材料摩擦系数和磨损量的影响，并根据试验后的SEM图，结合摩擦磨损的微观形貌理论，分析了ZZ7024B和JKPA的摩擦磨损机理。结果表明：(a)ZZ7024B和JKPA的摩擦系数都随滑动速度的增大而减小，但随载荷的增大而变化很小。ZZ7024B的摩擦系数比JKPA小，最小可武汉理工大学博士研究生论文达到0.05;(b)随着载荷和速度的增大，JKPA和ZZ7O24B的磨损量也随之增大;在相同的载荷和速度条件下，JK队的磨损量大于ZZ7024B的磨损量;(c)在油田腐蚀环境中，两种材料的磨损机理有相同，也有所不同，Zz7024B主要是粘着磨损和疲劳磨损，JK队主要是粘着磨损和磨料磨损; (5)设计出了柔性连续抽油杆热挤出尼龙涂层的生产线和整绳采用热挤塑，局部采用热喷塑的工艺。并通过试验证明，该工艺是可行的，能满足生产要求。
莫易敏, 潘运平[3]2003年在《柔性连续抽油杆的研究与发展现状》文中提出着重介绍了国外柔性连续抽油杆的研究情况和国内柔性连续抽油杆的研制以及在华北、青海、中原和胜利油田的应用情况。将国内柔性连续抽油杆与国外连续抽油杆和刚性抽油杆的性能比较 ,国产柔性连续抽油杆具有抗拉强度高、弹性模量大、结构伸长率小等优点。在油田试用结果表明 :柔性连续抽油杆的泵效提高显着 ,节能降耗效果明显。实践证明 ,柔性连续抽油杆是今后抽油杆的发展必然趋势。
张继锋[4]2003年在《柔性抽油杆的研究与应用》文中指出机械采油是国内外传统采油的主要方式，而有杆泵抽油方法是当前世界采油行业中应用最广泛的技术，也是迄今采油工程中一直占主导地位的举升方式。世界上采用机械采油的井数大约是总生产井数的90％，而采用有杆泵抽油的井数是机械采油井数的80～85％。目前我国陆上机械采油约90％左右的油井采用有杆泵抽油技术，产油量的80％是靠有杆泵抽油采出的，有杆泵抽油设备的能耗已占油田总能耗的30％以上，随着各油田进入开发后期，上述比例将成上升的趋势。然而，抽油杆的工作条件十分恶劣，使它成为有杆泵抽油系统中最薄弱的环节成为制约这种采油方式进一步发展应用的”瓶径”。据统计，因抽油杆松动、脱扣和接头部位断裂而造成的事故占有杆抽油井事故总数的60％～75％。我国有不少油田存在一些低渗、中小产量随着一些早期开发的油田逐步进入开发后期、开采油层的深度增加，能耗也逐渐成为采油成本增加的主要因素之一。 作者对圆钢抽油杆的使用状况进行了认真分析，认为圆钢抽油杆具有以下优点：a．抽油系统的机械设备简单。b．圆钢抽油杆制造工艺简单c．运输方便、易于维护。但，圆钢抽油杆存在以下难以克服的缺陷： a．单根圆钢抽油杆长8米左右，靠多个接头和接箍连接才能实现油井安装，若泵深达到1600米，就要采用近200个接箍，下泵深度越大，所需的接头和接箍就越多。这些 接头和接箍在长期承受交变、冲击和振动载荷的工作条件下经常发生脱扣，甚至断裂。 b．接箍多，产生多级活塞效应(接箍直径是杆直径的2倍以上)，降低了抽油效率。 C．圆钢抽油杆的起下作业是间断进行的，作业时间较 武 汉 理 工 大 学 硕 士 研 究 生论 文 长、工人劳动强度大。 d常规的圆钢抽油杆抗拉强度最大值在650Mpa叫50Mpa 门5CrMO人 在深井和超深井中使用时因自身重量较大，只 能采用小泵深抽，使能耗高、效益差，而且钢杆的拉脱和断 裂更易发生。 本文抽油杆的受力和运动规率进行了分析，认为：＿ a．采用常规抽油机的柔性杆柱抽油系统其运动规律与刚 性杆的相同。柔性杆柱抽油系统泵柱塞在上、下死点附近（或 相应的时间）其运动是随悬点处的强迫运动与弹性阻尼振动 的合成，杆柱弹性变形结束一段时间后，柱塞的运动规律与 刚性杆的相同。 b．采用常规抽油机的柔性杆柱抽油系统其运动规律与刚 性杆的相同。柔性杆柱抽油系统泵柱塞在上、下死点附近（或 相应的时间）其运动是随悬点处的强迫运动与弹性阻尼振动上 的合成，杆柱弹性变形结束一段时间后，柱塞的运动规律与 刚性杆的相同。柔性杆柱在抽油运行中两端受到拉伸一压 缩交变载荷的作用。尤其是柔性杆的两端这种交变载荷产生 的交变应力更为严重。c为使柔性杆柱满足抽油功能，应具备 足够的抗拉强度和刚性，钢丝绳柔性抽油杆的结构伸长越小 越好。 本文的贡献在于： 门）提出钢丝绳柔性抽油杆的绳芯采用单股钢丝绳，外层捻制一 层异型钢丝。其捻向与内层捻向相反。这种结构的优点是： 钢丝绳密封性能好，而且耐磨耐腐蚀，结构致密，缝隙小， 承受载荷时结构伸长小，刚性好，弹性模量高，受轴向拉应 力时钢丝绳不旋转。捻制外层异型钢丝时再采用连续轧压、 大后变形量，使己捻制成型的钢丝绳再经受一次小变形量的 塑性变形，从而达到不松散。并使外层异型钢丝表面产生小f 量压应力，以提高疲劳寿命。经X光分析表明，捻成型的钢产 2 二 武 汉 理 工 大 学 硕 士 研 究 生论 文 生一层 0．05—0．ZMM的压应力层，有利于疲劳寿命的提高。 u）以上述理论为依据生产抗拉强度631470MPa，整绳破断拉力 3320KN；在拉伸 载荷达至90KN时，结构伸 长值刁于0．1％。， 弹性模量不小于 1．6 XIO’MPa柔性抽油杆连续长度 500～ 5000 m，整条缠绕在工字轮上交货，中间无接箍，在油泵安装 中可以连续起下，减轻劳动强度。抽油运行中无、活塞n效应， 提高液体抽吸量，提高泵效 10％左右；
姬广伟[5]2005年在《基于神经网络的钢丝绳柔性抽油杆抽油机井故障诊断的研究》文中研究表明抽油机井故障诊断是采油工程中的重要研究内容,它对于提高整个抽油系统的工作效率和自动化水平具有非常重要的意义。目前对抽油机井装置的故障诊断主要是利用示功图对抽油井装置的各种工作状况进行分析和判断,根据地面示功图,利用数学模型推算出井下示功图。 计算机图像处理技术和模式识别技术的发展在很多科学和技术领域中得到了广泛的重视,推动了人工智能系统的发展。 人工神经网络技术的进步则为此提供了一个很有利的契机。它的并行处理和自组织自学习能力、高度的稳健性和容错性、高度的映射能力以及分类计算能力,为故障诊断提供了全新的理论方法和实现手段。 本文参照人工进行示功图的获取途径和研究成果,提出了利用计算机图像处理技术对示功图进行模式识别的思路。对经过扫描之后获取的示功图进行一系列图像处理过程,最后转换为适合人工神经网络输入的特征向量,为人工神经网络的应用提供了基础。 选用BP网络,参照前人提出的理论和经验,结合本文实际情况,确定了网络结构。采用动态变步长、样本批处理等一系列方法,在一定程度上改善了网络结构,提高了网络的训练精度。
刘姣[6]2007年在《电加热柔性连续抽油杆动态特性分析》文中研究说明近年来,随着电加热柔性连续抽油杆的成功研制和初步应用,该杆逐渐在深井稠油的开采中显示出独特的优势,为使其更好的推广和应用,急切需要与之相关的理论研究和技术支持。本文分析描述了电加热柔性连续抽油杆的特性、运动规律以及动力学模型,推导出两级不同材料混合抽油杆的振动特性公式,以及柔性杆-钢杆混合杆柱的平均阻尼系数,介绍了柔性杆下部加重杆的设计计算方法。并采用有限元软件对电加热柔性连续抽油杆柱以及多级混合抽油杆柱的循环运动过程进行了计算机模拟,得到抽油杆柱运动一个循环中各节点的位移、速度及载荷随时间变化的动态特性数据和曲线,由此画出计算机模拟的地面示功图,计算结果能够为电加热柔性连续抽油杆抽油系统设计提供重要的参考依据,为井下系统的故障诊断提供度量基准。并与同一工况下的电加热空心抽油杆进行比较和分析,显示出新型杆在降载、节能方面的优越性。以提高有杆抽油系统效率为目标,讨论了有杆抽油系统各部分的功率损失,重点分析了上下冲程速比对泵效的影响,在此基础之上编制了抽油杆柱上下冲程速比优化设计软件。本文的研究,为新型抽油杆的开发和应用提供了理论依据,对其动态特性的计算机模拟以及上下冲程速比优化软件的编制有一定的实用价值。
李俊亮[7]2010年在《柱塞泵柔性抽油系统的研究》文中指出具有百年历史的柱塞泵抽油机井系统占世界油田油井数的75%,仍存在功率扭矩波动大、能耗大、效率低、投资大等问题,不符合国家节能降耗、提高开采水平的要求。依据国家能源法节能降投资的要求,针对游梁式抽油机井系统存在的问题,在理论分析的基础上,以系统减载、提高系统子环节效率和结构优化为指导,研制完成了柱塞泵柔性抽油系统。主要包括地面柔性抽油机、无间隙液压井口密封装置、井底的无间隙液压自封柱塞泵、柔性抽油杆和柔性传递装置,实现了以下五个方面的突破,提高了系统效率及油田开采价值。创新研制了柔性抽油机,用柔性系统代替刚性,以轻型柔性绳为主线,代替原刚性能量传递结构,大幅度减少能量传递环节、降低能量损失,同时带动1-8口井生产。结合柔性抽油机结构和工作原理,建立了主要机型的运动学和动力学的数学模型,分析了柔性抽油机的运动规律和动力学特性以及柔性抽油机带不同井数生产时功率扭矩变化规律。根据柔性抽油机运动和动力学特性分析,提出了补偿理论,单机多井利用无效抽油杆柱载荷互为平衡的原理,实现了柔性抽油机电机正功率,减速器正扭矩,不存在零负值,延长了电机、减速器的使用寿命,降低了能耗。建立了柔性抽油机的有限元模型,利用Solidworks软件对单机单井柔性抽油机和单机多井柔性抽油机进行了稳定性分析,对柔性抽油机的结构参数进行了多元正交优化,得出最优结构参数配比,使电机功率减速器扭矩波动更加平稳,载荷交变均匀化,对柔性抽油机进一步的推广应用奠定了基础。针对以往液压自封柱塞泵现场试验存在的问题,采用正交多参数优化泵间隙参数,制定了室内试验方案,通过多次优化试验确定了合理的泵间隙值,解决了胶套溶胀、上拉载荷过大等问题,并据此研制了无间隙液压自封柱塞泵和无间隙液压井口密封装置。泵采用复合密封方式,多级扶正,具有泵效高、不漏失的特点。采用有限元静力学计算方法对泵进行了稳定性分析,确定了该泵的使用参数;通过室内试验分析了液压自封柱塞泵上行摩阻的影响因素,并拟合得出了摩阻与影响因素的函数关系式;测定了该泵的标准漏失量,为其推广应用提供了依据。提出了柔性抽油系统效率计算模型和方法,根据柔性抽油机系统构成的特点,系统的分析了柔性抽油系统效率组成,建立了柔性抽油系统中各子系统的效率计算模型,并编制了计算软件。对其影响因素有针对性地采取措施,使油井既获得较高产量,还具有较高的系统效率。根据上述理论分析和结构优化结果,进行了室内试验和现场试验,研究了系统在小排量井、丛式井组中的应用。室内实验和现场试验表明:同等生产条件下,与游梁式抽油系统相比较,柔性抽油系统装机功率、钢材用量、能耗大幅度降低,泵效由常规管式泵的40%左右提高到70%以上,系统效率由游梁系统15%提高到40%以上。整个系统实现了抽油机电机负扭矩转化为正扭矩,抽油泵无漏失、下行低摩阻、井口密封装置“无”漏失、低摩阻、无需维护;具有装机功率小、能耗小、体积小、效率高的特点。
张宏岩[8]2007年在《游梁式抽油机与抽油杆柱系统动力学分析》文中认为本论文以游梁式抽油机和井下抽油杆柱为研究对象。根据游梁式抽油机的机构特点,考虑了双曲柄、多平衡块、双连杆等各部件的几何尺寸、质量和连接方式,采用I-DEAS软件建立了CYJ10-3-53HB型抽油机叁维实体机构动力学模型,把井下抽油杆处理成质量、弹簧和阻尼系统模型,将地面抽油机与井下抽油杆做为整体进行动力学分析,通过仿真运算得到抽油机相关的动力学参数,与经典算法相比绝大多数参数误差在5%以内,最大误差为6.7%。在抽油机动力学分析基础上提出了基于扭矩法调平衡技术,考虑一段时间内多个示功图的综合效果,加权平均后进行动力学分析,编程计算得到调整方案,经现场3口井应用表明基于动力学仿真的扭矩法调平衡技术与电流法相比,结果基本吻合,最大误差在5.5%以内,解决了电流法虚假平衡现象。针对游梁式抽油机的结构,依据平面简化模型提出了基于抽油机动力学分析的曲柄转速诊断技术,解决了应用I-DEAS软件对叁维实体模型求解时曲柄转速解的不确定性,将示功图进行转换并经过计算得到曲柄的运动参数,从而对曲柄运行是否正常作出判断,经对两种型号抽油机的计算表明曲柄转速运行时一直处于波动状态。针对井下抽油杆柱,应用有限单元法和间隙元理论对其进行动力学分析,考虑柔性钢丝绳抽油杆受拉不受压的力学特性,编制了FRSDA动力学软件,对抽油杆柱进行振动模态和瞬态动力学分析,通过计算得到抽油杆柱在井下运动情况及受力状态,能够描述抽油杆摩擦、碰撞接触等现象,计算结果为抽油杆的设计、优化、诊断提供了理论依据。
刑智生, 张继峰, 赵丽莉, 伯志林[9]1998年在《柔性抽油杆的研究与应用》文中提出介绍了柔性抽油杆的试制和对抗拉强度、弹性模量和疲劳寿命的测试结果。测试结果表明，柔性抽油杆的综合性能高于钢质抽油杆。油田试用结果表明，对它的操作和安装都较方便，可以连续进行起下井操作；由于无接箍，消除了活塞效应，泵效提高了，节能效果明显，具有良好的使用前景。
刘姣, 徐兴平[10]2006年在《电加热柔性连续抽油杆的研究与应用》文中进行了进一步梳理介绍了一种将柔性抽油杆和加热电缆合为一体的新型抽油杆———电加热柔性连续抽油杆。着重介绍了电加热柔性连续抽油杆的结构、特点和优越性。与D级抽油杆及传统的电热杆相比,电加热柔性连续抽油杆具有更好的力学性能。现场应用情况表明,该种抽油杆在深井稠油的开采中能取得比传统装置更高的经济效益,具有广阔的发展前景。
参考文献：
[1]. 钢丝绳抽油杆在小斜度井中的应用机理研究[D]. 张杨. 北京化工大学. 2008
[2]. 柔性连续抽油杆表面防护技术研究[D]. 潘运平. 武汉理工大学. 2003
[3]. 柔性连续抽油杆的研究与发展现状[J]. 莫易敏, 潘运平. 武汉理工大学学报. 2003
[4]. 柔性抽油杆的研究与应用[D]. 张继锋. 武汉理工大学. 2003
[5]. 基于神经网络的钢丝绳柔性抽油杆抽油机井故障诊断的研究[D]. 姬广伟. 北京化工大学. 2005
[6]. 电加热柔性连续抽油杆动态特性分析[D]. 刘姣. 中国石油大学. 2007
[7]. 柱塞泵柔性抽油系统的研究[D]. 李俊亮. 中国石油大学. 2010
[8]. 游梁式抽油机与抽油杆柱系统动力学分析[D]. 张宏岩. 大庆石油学院. 2007
[9]. 柔性抽油杆的研究与应用[J]. 刑智生, 张继峰, 赵丽莉, 伯志林. 石油矿场机械. 1998
[10]. 电加热柔性连续抽油杆的研究与应用[J]. 刘姣, 徐兴平. 石油机械. 2006