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基于磨损寿命预测的定向井抽油杆柱扶正器配置优化设计

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状分析

1.3 本文主要研究内容

第2章 定向井杆管接触压力的有限元仿真模型

2.1 井眼轨道模拟

2.2 抽油杆柱空间梁单元分析模型

2.3抽油杆柱与油管柱接触的有限元分析模型

2.4本章小结

第3章 定向井抽油杆柱磨损寿命预测模型

3.1 摩擦学理论基础

3.2 杆管磨损规律预测模型

3.3 抽油杆柱受损截面应力计算模型

3.4 抽油杆柱磨损寿命预测模型

3.5 扶正器磨损寿命计算模型

3.6 抽油杆接箍磨损寿命计算模型

3.7 本章小结

第4章 定向井抽油杆柱扶正器配置优化设计方法

4.1 扶正器的分类及材质选择

4.2 抽油杆安全使用周期的确定

4.3 单根杆上扶正器配置原则

4.4抽油杆柱扶正器配置优化设计的数学模型

4.5 本章小结

第5章 软件开发与实际应用

5.1软件功能介绍

5.2 软件仿真实例

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间的科研任务与主要成果

致谢

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摘要

抽油杆柱是有杆举升抽油系统的核心组成部分,由于在采油过程中抽油杆柱长期受交变循环载荷的作用,加之定向井井眼弯曲的影响,使得杆管偏磨失效成为定向井主要的失效形式,导致油井无法正常工作,影响原油产量。当前由于无法实现计划检泵,因此对抽油机井的检泵多是事后检泵,导致检泵作业费用增加,油井停产天数增加,严重影响油田的经济效益。针对定向井杆管偏磨问题,本文主要研究内容包括以下几个方面:
  在定向井井眼轨道模拟和抽油杆柱环境载荷分析的基础上,建立了定向井杆管接触的“空间梁单元+弹簧元”的有限元分析模型,实现了定向井抽油杆柱与油管柱接触状态的仿真;
  基于杆管接触的有限元仿真结果,结合能量磨损理论,建立了杆管瞬态磨损量的计算模型;建立了抽油杆柱杆体、接箍与扶正器磨损寿命的计算模型。
  提出了基于磨损寿命预测的定向井抽油杆柱扶正器配置方法,建立了定向井抽油杆柱扶正器配置优化设计的数学模型。
  利用Visual Basic6.0编程语言开发了《基于磨损寿命预测的定向井抽油杆柱扶正器配置优化设计系统》软件,用于指导油田抽油机井扶正器配置设计,为定向井的防偏磨设计及检泵周期预测提供可靠的设计手段。

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