螺杆泵抽油杆柱的动态受力分析综述

2抽油杆损坏影响因素分析

2.1抽油杆的受力分析

螺杆泵系统在原油开采中虽然具有许多优点,但其抽油杆柱除去受轴向载荷外,还要传递扭矩,其受力状况与常规的抽油机泵系统不同,下而对抽油杆的受力状况加以分析。

抽油杆在工作过程中,所受的轴向载荷主要来自螺杆泵举升液体产生的轴向载荷F泵、抽油杆柱的自重F重、抽油杆柱所受的浮力F浮 。

其中 :

F泵=106 (πR2+16eR)ΔP (N)----------------------------(2.1)

R----转子截而圆半径(m) ; E----转子偏心距(m); ΔP---螺杆泵进出口压差(MPa)

ΔP=0.01Hγ

式中

+P油-P套,(MPa)---------------------------(2.2)

H---液面深度(m) ; γ---液体密度(g/cm3) ;

P油和P套---油压和套压(MPa) 。

F 重=LAγ

式中

-----------------------------(2.3)

L---抽油杆柱长度(m); A---抽油杆截而积(m2);

γ杆---抽油杆密度(g/cm3) 。

F 浮= (L-H )Aγ

式中

L---抽油杆柱长度(m); H---液面深度(m); A---抽油杆截而积(m2) γ液---抽油杆密度(g/cm3) . 抽油杆柱所受轴向力为:

--------------------------(2.4)

F=F泵+F重-F浮---------------------------------(2.5)

由于螺杆泵在生产过程中存在扭转载荷,将引起杆柱的剪应力,主

要有驱动螺杆泵所需的扭矩Mb、液体阻力矩Ms、杆柱间摩擦阻力矩Mr,则抽油杆柱截而扭矩为:

M=Mb +M+Mr---------------------------------(2.6)

其中Mb=9.55(N/n)=110.5(QΔP/n) (N·m); 式中:

N一泵的输出功率(W); Q一日产液量(m3/d) ;

n一抽油杆柱的转速(r/min)

假设抽油杆柱匀速旋转,抽油杆柱所受的摩擦阻力矩Mr为:

Mr=10-2[(π·μ·ω·D2·d)/(D2-d2)]L

(N·m)-------------------------------------------------------------------------(2.7)

式中

Μ---井筒中液体的粘度(Mpa·s); Ω---抽油杆柱的旋转角速度(rad/s); D---油管内径(m); d--抽油杆的内径(m); L---由油杆柱长度(m);

杆柱间摩擦阻力矩Ms考虑抽油杆柱和油管的接触变形,必须进行复杂的接触变形分析,在工程计算中可根据井的实际情况加以简单分析或不考虑。

与常规有杆抽油抽系统不同,螺杆泵抽油杆柱的强度校核采用复合应力方式计算,其相当应力为:

δd= √(δ2+ξΤ2)-------------------------------------(2.8) 2. 2.1抽油杆柱的抗扭强度

对于杆体,由材料力学得知最大扭转剪应力为:

τ =Td/2J---------------------------------------------------(2.9)

式中,

T为最大扭矩,N\d为杆柱直径,cm J为极惯性矩J=πd4/32cm

>>闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳婀遍埀顒傛嚀鐎氼參宕崇壕瀣ㄤ汗闁圭儤鍨归崐鐐差渻閵堝棗绗掓い锔垮嵆瀵煡顢旈崼鐔蜂画濠电姴锕ら崯鎵不缂佹﹩娈介柣鎰綑閻忔潙鈹戦鐟颁壕闂備線娼ч悧鍡涘箠閹伴偊鏁婂┑鐘插€甸弨浠嬪箳閹惰棄纾归柟鐗堟緲绾惧鏌熼幆褍顣虫俊顐灦閺岀喖顢涢崱妤冪伇闁告艾顑夊娲传閸曨厾鍔圭紓鍌氱С缁舵岸鎮伴鈧畷鍫曨敆婢跺娅栭梻浣瑰缁诲倸螞瀹€鍕闁告侗鍠氱弧鈧梺姹囧灲濞佳勭濠婂嫪绻嗘い鏍ㄧ啲閺€鑽ょ磼閸屾氨孝妤楊亙鍗冲畷鐓庘攽閸偅袨闂傚倷绶氶埀顒傚仜閼活垱鏅堕濮愪簻妞ゅ繐瀚弳锝呪攽閳ュ磭鍩g€规洖宕灃闁逞屽墲閵嗘牜绱撻崒姘偓鎼佸磹閸濄儳鐭撻柡澶嬪殾濞戞鏃堝焵椤掑嫭鍋濆┑鐘宠壘闁裤倖淇婇妶鍕槮濞存粍绮撳铏圭矙鐠恒劎顔囬梺姹囧妿閸忔﹢鐛箛娑欐優闁革富鍘鹃敍婊呯磽閸屾瑩妾烽柛銊ョ秺閻涱噣寮介鐔哄幍闂佸憡鍔樼亸娆戠不濞差亝鐓忛柛銉e妼婵本銇勯敃鈧顓犳閹烘挻缍囬柕濞垮劜鐠囩偤姊虹拠鈥虫灀闁哄懐濮撮悾宄邦潨閳ь剟骞婇悩娲绘晞闁圭ǹ楠告禍婵堢磽閸屾艾鈧悂宕愭搴㈩偨闁跨喓濮寸粣妤呮煛瀹ュ骸骞楅柛瀣儔閺岀喖骞嗚閿涘秹鏌¢崱顓犵暤闁哄瞼鍠栭幃婊冾潨閸℃ḿ鏆﹂梻浣呵归敃锕傚礂濮椻偓楠炲啫螖閸涱喖浠洪梺璋庡棭鍤欐繝鈧柆宥呮瀬妞ゆ洍鍋撴鐐叉椤︻噣鏌¢埀顒佺鐎n偆鍘藉┑鈽嗗灥濞咃絾绂掑☉銏$厸闁糕€崇箲濞呭懘鏌嶇憴鍕伌妞ゃ垺鐟ч崰濠囧础閻愭惌鍟€闂傚倷鑳堕幊鎾剁不瀹ュ鍨傜痪顓炴噽娴滆棄鈹戦悙瀛樺鞍闁告垵缍婂畷褰掑箮閽樺鍔﹀銈嗗笒閸燁偊鎮¢幇鐗堢厪闁搞儜鍐句純閻庢鍠楀ḿ娆掔亙闂侀€炲苯澧紒鍌氱У閵堬綁宕橀埞鐐闂備礁鎲$换鍌溾偓姘煎櫍閹偟鎹勯妸褏锛滈梺鍝勮閸庢娊鎮鹃悜姗嗘闁绘劕寮堕ˉ銏⑩偓娈垮櫘閸o絽鐣锋總鍓叉晝闁挎繂妫欓悵顐⑩攽閻樺灚鏆╅柛瀣仱瀹曞綊宕奸弴鐔告珖闂佸啿鎼崐鎼侇敋闁秵鐓ラ柣鏇炲€圭€氾拷<<
12@gma联系客服:779662525#qq.com(#替换为@) 苏ICP备20003344号-4