本科毕业设计（论文）综述
题 目： 螺杆泵抽油杆柱动态受力分析 学生姓名： 韩东 院 （系）： 机械工程学院 专业班级： 机械1004 指导教师： 薛继军 完成时间： 2014 年 6 月 日
螺杆泵抽油杆柱的动态受力分析综述
201006080314 韩东
摘要：随着地藏不断开发，地层能量日益不足，井筒液面不断下降，杆泵逐年加深。杆断，杆脱现象频繁发生，严重影响了油井的正常生产，通过对抽油杆的受力分析，井深轨迹以及各种影响因素的分析，确定应对的管理措施。
随着油田开发的不断深，目前油田的开发对象逐渐转向薄层和低渗透层;由于底层条件差，自然产能低导致抽油泵不断降级加深，以及抽油杆受平均应力不断增加，同时收井深轨迹的影响也日益突出，再加上原油结蜡，介质腐蚀，不合理的工作制度等，都导致了抽油杆断裂，脱落等事故频繁发生，直接影响了油田的正常生产，因此有必要对这些抽油杆的有关受力状态，井深结构，井杆组合，生产参数，原油物性等诸多因素进行分析以及如何加强井杆管理进行研究。
前言
近几年来，国内外众多学者以及油田工作人员以优化螺杆泵抽油杆柱系统、延长螺杆泵抽油杆柱系统寿命为目标，对抽油杆柱的工作特性、受力状况进行了大量的探索研究和分析计算工作，并且得出许多具有工程实际意义的结论，取得了显著的理论成果和经济效益。
(1)螺杆泵井抽油杆柱的疲劳破坏研究
大部分螺杆泵井抽油杆柱的断裂、脱扣等失效故障并不是由于超应力破坏，通常是在强度远低于抽油杆柱屈服强度的时候发生了失效。通过对失效的螺杆泵井抽油杆柱进行分析发现，失效的螺杆泵井抽油杆柱主要是由于承受交变应
力产生的疲劳破坏造成的。近年来，不少油田科研工作者对螺杆泵井抽油杆柱的疲劳破坏问题进行了研究2007年，王伟章、王海文等人对螺杆泵井的光杆进行了疲劳失效分析。研究分析了螺杆泵井光杆的受力状况与失效机理，对抽油杆柱的疲劳断裂过程进行了推断分析。通过建立的螺杆泵井驱动杆受力理论受力模型对驱动杆进行了疲劳失效定量分析，推导计算出了驱动杆承受的交变应力，并且对该交变应力进行了强度校核。
(2)螺杆泵井抽油杆柱强度评价研究
对螺杆泵井抽油杆柱的受力分析就是为了完成对抽油杆柱的强度评价与校核，螺杆泵井抽油杆柱的强度评价与校核是对抽油杆柱强度设计是否满足生产要求的检验。是保证螺杆泵井抽油杆柱安全、可靠、稳定工作的一个非常重要的工作步骤。因此，科研工作者尽可能的使用更为贴切和符合的强度理论对螺杆泵井抽油杆柱进行强度评价与校核。1995年，陈宪侃等人在完成有杆螺杆泵杆柱强度设计研究内容时，使用了第四强度理论实现对螺杆泵井抽油杆柱承受的复合应力的强度校核。在以后的螺杆泵井抽油杆柱的强度评价与校核中也都延续了该种方法。
(3)螺杆泵井抽油杆柱失效方式及原理研究
螺杆泵井抽油杆柱的失效方式一般有三种，抽油杆柱断裂、抽油杆柱脱扣、抽油杆柱噜扣。2009年，刘永新对螺杆泵井抽油杆柱三种失效方式的原因进行了分析。分析指出，螺杆泵井抽油杆柱断裂的原因主要有抽油杆柱热处理质量差、加工方法与加工质量的缺陷、抽油杆柱与螺杆泵类型不匹配、抽油杆柱与油管偏磨等因素;抽油杆柱脱扣的原因包括产能影响、液体回流影响和抽油杆柱储存的弹性能的释放;抽油杆柱噜扣的原因主要是螺杆泵抽油杆柱螺纹加工质量不合格、油井产出液腐蚀等。2007年，陈实、王海文等人针对螺杆泵井抽油杆柱进行了偏磨机理的研究，并且提出了防治抽油杆柱与油管偏磨的相关技术措施，比如采用合理转速、缩小杆径及利用连续抽油杆柱等方法。
1螺杆泵的工作原理
1.1螺杆泵抽油系统组成及工作原理
螺杆泵抽油系统由地而设备及井下设备组成，地而设备包括驱动头、动力设备及井口，井下设备主要是螺杆泵和锚定工具。螺杆泵按驱动方式可以分为地而驱动和井下驱动2类，一般常用的是地而驱动井下单螺杆泵，这是一种较为成熟的方式，在国内外得到了普遍应用。
单螺杆泵抽油系统的组成见图1所示。地而设备中动力设备将动力传给驱动头，经减速后将动力传递给光杆，再经与光杆相连接的抽油杆柱将动力传至螺杆泵。螺杆泵由转子和定子组成，在两件之间形成一个个密闭的空腔，当转子在定子内转动时，空腔就会从一端向另一端螺旋移动，从而起到泵的作用。空腔在泵的入口处顺序形成，直至另一端并始终保持几何尺寸不变，因此在入口处吸入的液体随着空腔的螺旋运动从另一端排出。由于它运动部件少，没有阀件和复杂流道，排量均匀，不易砂卡，也不会产生气锁，因此，它泵送液体的范围很广，包括高粘油、含砂原油及高水馏分混合液等。在原油开采中，表现出了良好的适应性;同其他采油方式相比，效率高，适用于高含砂井、高含气井及高粘度原油的开采。
图1单螺杆泵抽油系统的组成结构图
1一光杆2一地面驱动装豆3一电机4一大四通 5一抽油杆6一油管7一转子8一定子9一套管