优秀毕业设计论文：抽油杆防偏磨技术探讨

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1、【内容摘要】抽油杆偏磨是油田有杆抽油系统普遍存在的问题，在抽油杆柱中合适的位置安装抽油杆扶正器是解决这一问题的措施之一。实际井眼轴线是一条空间曲线，随着井深增加，井眼的井斜角、方位角.井眼曲率都在变化，致使抽油杆柱工作时受力复杂，特别是弯曲井眼段受压的杆柱，会发生纵横弯曲。如何在抽油杆柱中合理的布置、安装抽油杆扶正器，一直是各油田未能很好解决的问题。本设计中，分析研究了管、杆偏磨断脱的原因，并提出相应的治理及防治措施。建立杆柱力学模型，运用了力学知识、弹性稳定理论对油井井下管柱进行抽油杆柱优化组合设计、加重杆优化设计、抽油杆扶正器安装位置优化设计，为减少斜直井偏磨等问题提供一套较实用的设计

2、方法。【关键字】斜直井抽油杆柱力学模型加重杆扶正器尽管随着石油开采技术的发展，出现了无杆采油技术，但是有杆采油井数仍占机采井数的90%以上，有杆采油在目前采油中仍占有主导地位。随着石油开采在国内各大油田都进入开发后期，各大油田都出现抽油杆、管偏磨现象。这些偏磨增大了油水井管漏、断脱等事故发生率，增加了油水井维修次数和成本，减少了油水井的有效工作时间，给油田带来了巨大经济损失。本设计中，分析研究了斜直井管、杆偏磨断脱的原因，并提出相应的治理及防治措施。建立杆柱力学模型，运用力学知识、弹性稳定理论分析杆柱上下形成所受阻力变化的规律，进行抽油杆柱优化组合设计、加重杆优化设计、抽油杆扶正器安装位置

3、优化设计，解决工程实际中斜直井偏磨问题。斜直井管杆偏磨与断脱的因素抽油杆柱在工作过程中受力复杂，条件恶劣。随着时间的推移，油田开发的不断深入在抽油机井维护性作业中，管、杆偏磨与断脱问题日益突出，同时给油田正常生产产生了极大的影响，直接影响着油田的经济效益，斜直井中更为突出。下面从油井井身结构、采油工艺、生产参数等方面，分析研究管杆偏磨与断脱的原因。(-)抽油杆柱磨损机理分析从磨损后抽油杆的截面形状看大部分抽油杆属单侧磨损，即抽油杆偏磨，当抽油杆柱在油管内做上、下往复运动时，由于某种原因造成抽油杆柱（或油管柱）的弯曲，在弯曲点处，抽油杆柱与油管柱相互接触并相对滑动，由此产生磨损，抽油杆柱的磨

4、损应属粘着磨损，在接触点处，抽油杆和油管两个相对滑动的表面在摩擦力的作用下，表面层发生塑性变形，表面的污染膜、氧化膜发生破裂，使新鲜的金属表面裸露出来，由于分子力的作用，两表面发生焊合，当外力克服结合力使两表面继续保持相对运动时，强度较低一方（即抽油杆）的表面层受剪切作用而粘附在强度较高一方（即油管）的表面上，在重复摩擦过程中，前者表面逐渐磨损，而后者表面的粘附层以磨屑形式脱落抽油杆磨损相对严重，而油管的磨损不明显，此外，在整个上、下冲程期间，抽油杆柱只是在接触点附近的一小块区域内发生磨损，而油管柱则在整个冲程范同内相对较宽的区域内发生磨损，这也是造成抽油杆较油管磨损严重的原因之一。（-）

5、管杆偏磨的原因1.井斜的影响。自然井斜从垂直来看，井筒是一条弯曲旋扭的线条，尤其在斜井中。地层蠕变造成套管变形。使井段出现弯曲变形，地层蠕变严重时会导致油井报废。由于套管变形和井斜使油管产生弯曲，在抽油机井生产时。抽油杆的综合拉力F或综合重力，抽油杆的重力和各种阻力的合力，产生了一个水平分力。在水平分力，抽油杆对油管内壁的正压力，的作用下管杆产生摩擦。图1井下管杆偏磨示意图1.低沉没度对管杆偏磨的影响。不同液压下生产的油井，原油进入泵的形态会有所不同。一般认为，低沉没度井井底流压低，液体进泵的能力差，会出现供液不足现象。在供液能力差的低沉没度油井内，由于泵的充满程度差，泵的柱塞与液面之间存

6、在液击现象，从而进一步增大抽油杆柱下行阻力，易发生抽油杆偏磨。2.抽油泵的工作原理决定了杆、管偏磨的客观必然性。上冲程时，液柱载荷由油管转移到抽油杆上中和点以下的这一段油管因卸载而发生弹性收缩产生螺旋弯曲，所以上冲程时油管、抽油杆相互接触摩擦造成偏磨损伤。此时的这种相互接触摩擦不但增加了抽油机光杆载荷，抽油杆接箍通过油管接箍时还会产生强烈的震荡，随着产生振动载荷的同时又增加了抽油杆上行时对油管的横向压力，这种横向压力不但增加了上行的摩擦阻力，还加剧了管杆的偏磨损伤。下冲程时,液柱载荷由抽油杆转移到油管上，抽油杆卸载发生弹性收缩产生螺旋弯曲。继续下行时将受到柱塞与泵筒间磨擦阻力及液流通过柱塞

7、产生的阻力和井液对抽油杆产生的浮力。这些阻力比下部杆柱载荷大，因此抽油杆柱下部十分容易出现失稳弯曲，所以下冲程时油管、抽油杆相互接触摩擦所造成的偏磨损伤也是必然的和客观存在的。1.配套工艺不完善和不合理的杆柱组合。因抽油机井采油工艺特性决定了油管、抽油杆在工作过程中必然产生变形，管、杆均无法完全处于自由状态，所以偏磨是必然的和客观存在的，如果未采取其他防护措施变形的抽油杆与油管发生摩擦，偏磨损伤将是严重的。5・抽汲参数的