平行四边形机构在抽油杆定率传输中的应用

系统地论述了平行四边形机构在抽油杆自动检测生产线上用于抽油杆定率（定时定量）传输的关键技术问题：１．自由度分析，保证实现确定的运动；２．运动的协调性，保证实现准确、可靠的定率传输；３．受力分析，为结构设计和优化计算提供力学依据；４．上、下杆的衔接，保证生产线的正常运行；５．参数优化计算，保证在满足结构要求的条件下机构受力最好。平行四边形机构的应用已在生产中获得成功。     

单螺杆泵井抽油杆柱的有限元分析

1．前言 地面驱动单螺杆泵采油系统适用于浅井、稠油井、含砂井和含气井。抽油杆是连接地面驱动装置和井下螺杆泵的部件。与抽油机井中的往复运动不同，单螺杆泵井中抽油杆是做高速旋转运动，由于井斜及抽油杆制造质量等原因，抽油杆不可避免地与油管发生碰撞。本文考虑碰撞接触的影响，运用有限元的方法对抽油杆进行整体受力及运动分析，建立有限元分析模型。该模型可计算出抽油杆在任意时刻、任意位置处的受力和运动状况，这对油田提高螺杆泵井管理水平具有重要意义。     

直井抽油杆柱扶正器安装间距设计计算

为使直井抽油杆扶正器分布更加合理，首先进行了抽油杆柱受力分析，在抽油杆柱受力分析时综合考虑了直井抽油杆柱与液体之间的摩擦力、井液对抽油杆柱的浮力和油管内液柱作用在柱塞上下面的液体压力差，接着在抽油杆柱受力分析的基础上运用能量法推导出了相邻扶正器间距的计算公式，并利用Matlab和VB语言编制了计算软件，最后进行了实例计算分析。计算分析结果表明：抽油杆柱与液体之间的摩擦力和井液对抽油杆柱浮力这两者对扶正器的间距布置影响不大，实际应用中为简化计算可以忽略不计；但油管内液柱作用在柱塞上下面的液体压力差，对扶正器间距影响远远大于前两者，必须加以考虑。     

螺杆泵抽油杆柱的动态受力分析与工艺设计

对螺杆泵抽油杆运动轨迹进行描述，通过受力分析对抽油杆柱进行载荷计算与强度设计，应用抽油杆柱瞬态动力学分析的有限单元法，建立抽油杆柱瞬态动力学分析模型和抽油杆柱的动力学方程，应用设计软件对抽油杆进行优选、强度设计和较核，并对抽油杆柱扶正器安放位置进行优化。     

抽油机悬点与抽油杆柱运动协调及临界冲次研究

稠油粘度高,抽油杆柱在井筒流体中运动摩阻大,特别是下冲程,可能会造成抽油杆柱下不去或抽油杆柱滞后于抽油机悬点的运动而产生冲击载荷等,影响油井的正常生产.为此,基于常规游梁式抽油机与宽带式抽油机悬点运动特性及抽油杆柱受力分析,建立了宽带式抽油机悬点运动规律和抽油杆柱在井筒液体中自由下行运动规律的计算模型,分析了悬点运动与抽油杆柱下行运动的协调性,计算了临界冲次.研究结果表明,抽油杆柱在井筒流体中自由下行时,先做变加速运动,当速度增加、下行粘滞力增大到使抽油杆柱受力平衡时,速度达到最大值,开始做匀速运动;等值粘度越小,抽油杆柱达到匀速运动的时间越长,最大下行速度越大;抽油机悬点与抽油杆柱下行运动之间存在临界冲次,当油井生产冲次小于等于临界冲次时,抽油机悬点与抽油杆柱下行运动才能协调;临界冲次随井筒流体粘度的增加而降低,在相同等值粘度的条件下,长冲程、慢冲次有利于抽油机悬点与抽油杆柱下行运动的协调,从而保证稠油的高效开采.     

井液流动产生的作用力及其对杆柱受力影响

在分析目前杆管偏磨理论所存在问题的基础上,探讨了井液流动及接箍对抽油杆柱受力的影响,给出了井液在抽油杆柱和油管组成环状管道中流动时产生作用力的计算模型,以及直井中抽油杆柱中和点、轴向力的计算方法,并利用实例进行了验证。实例分析表明：井液流动产生的作用力使杆柱上冲程的轴向力增大,下冲程的受力中和点增加,偏磨范围增大。分析了抽油杆柱在实际运动中的受力状况,为进一步研究杆管偏磨机理打下了理论基础,对杆管偏磨防治措施的研究具有重要的指导意义。     

水驱抽油机井杆管偏磨力学机理研究

垂直井中抽油杆柱产生偏磨现象是下冲程抽油杆柱在油管内产生屈曲变形引起的，文章分析了引起抽油杆柱偏磨的力学原因，编制了抽油杆柱受力计算程序，并用于实际计算。     

水平井抽油杆柱接触摩擦试验研究

介绍了水平井抽油杆柱模拟试验架和模拟试验情况。通过模拟抽油杆柱和接箍与管壁的接触状态，测定摩擦力随负载的变化曲线以及负载－应变曲线，可为水平井抽油杆柱的受力分析和模拟试验的定量研究提供依据和方法。试验井身的轴线为同一平面内的直线段和曲线段。井口用机械传动方式模拟杆柱运动；井底采用重块加载来模拟杆柱的泵挂负载；负载变化通过增减加重块实现；悬点力采用全桥应变片电路通过静态应变仪测定。这项试验为水平井抽油杆柱的三维有限元分析提供了对比数据。     

不同供液状况的有杆抽油泵举升过程参数模拟计算方法

有杆抽油泵举升过程中,根据供液能力的差别,分别确定了泵吸入口压力和活塞受力的计算方法;在静态模型建立的基础上,以抽油杆受力波动方程为指导,对井筒举升过程抽油杆运动阻尼系数计算方法进行了修正,建立了有杆抽油泵举升动态模型。以地面实测示功图为约束,计算不同供液工况下井筒纵向空间的压力、抽油杆柱受力等数值分布,对泵吸入口压力、动液面、地层流压等参数进行模拟计算,建立了不同供液状况下有杆抽油泵举升过程参数连续模拟计算方法。研究结果表明,该方法能够满足供液不足工况下油井动液面计算的精度要求,为井筒举升分析、工作制度优化调整提供了理论依据。     

有杆泵抽油斜直井防冲距的计算

在高油气比油田有杆泵采油中，防冲距对抽油泵泵效有较大影响。斜直井中抽油杆柱受力状况不同于直井，故其防冲距的计算也不同于直井。斜宜并检泵作业碰泵时，抽油杆柱由于重力作用在油管内呈螺旋状弯曲。对变形抽油杯柱作受力分析，应用虚功原理推导出油管内变形的抽油杆柱长度；在抽油杆接箍位置把螺旋曲线简化成轴向力作用下的压弯曲线，推导出修正杯柱长度的公式，利用计算机计算出防冲距。用这种方法计算出的防冲距在稠油斜在井上进行了多次检验，计算值与实测值相差很小。     

抽油杆柱振动对偏磨的影响

1.杆柱受力计算分析 抽油杆柱在运动过程中存在三方面振动：纵向振动、横向振动和扭转振动.通过计算可得到抽油杆柱在运动过程中任意时刻和任意位置的轴向力和屈曲状态,它综合反映了抽油杆柱的纵向振动、横向振动与扭转振动的耦合情况.通过抽油杆柱的轴向力可直观反映抽油杆柱在运动过程中纵向振动规律;通过抽油杆柱与油管柱的接触情况可直观反映抽油杆柱的横向振动规律.以地面示功图为基础对大庆油田X121-5现场油井进行分析计算,并与杆柱轴向力测试仪测试的抽油杆柱轴向力变化情况进行对比,经计算轴向力载荷与测试载荷比较发现：①计算误差不超过10%,计算结果可信;②抽油杆柱在上下冲程中都存在振动,振动在3～8次左右;③抽油杆柱底部与上部的振动规律相同,振动载荷幅值底端小,上端大;④上冲程振动幅值为5kN左右,下冲程振动幅值为10kN左右.     

钢丝绳连续抽油杆热挤塑生产线的研制

针对钢丝绳连续抽油杆耐腐蚀性差的问题，研制了用于这种钢丝绳表面防护的热挤塑生产线。生产线由钢丝绳架及放绳机构、预张紧机构、钢丝绳加热机构、挤塑机、定型机构、冷却水槽、牵引机构、检测机构和收线机构等组成。介绍了生产线的设计特点、总体设计和关键部件的设计方案。生产线的工艺性能试验和试制的1500m长热挤塑钢丝绳连续抽油杆的井下试验表明，这个生产线结构简单，操作方便，造价低，能满足生产防腐热挤塑钢丝绳连续抽油杆的需要，且可推广应用到桥梁斜拉绳、煤矿提升绳等的热挤塑防护。     

水平井抽油杆柱防偏磨研究及应用

游粱式深井泵装置应用于水平井之后，由于井筒弯曲，普遍存在杆柱偏磨、断杆、脱扣等问题。文中根据抽油杆柱的运动及受力特点，运用纵横弯曲弹性稳定理论，结合工程实际，分析得出了求解下部抽油杆柱合理安装扶正器间距的计算方法，并给出了计算实例，解决了机械抽油系统的这一难题。     

旧抽油杆修复生产线中的探伤自动化

旧抽油杆在修复生产线中的涡流探伤自动检测系统由抽油杆传输装置、杆径识别系统、控制系统、探头开合装置、标识记录系统等组成。探头开合装置通过一个齿条同时带动４个探头同步动作，使探头的开合易于实现。利用抽油杆杆头和杆体直径的差异，识别抽油杆的状态，从而控制开合装置的实时自动开合。现场调试表明，系统运行可靠，探头开合平稳，能够满足探伤检测的需要。     

辅助连杆式抽油机运动过程的计算机模拟

将常规游梁抽油机与辅助连杆综合构成一种辅助连杆式抽油机,在对抽油机做了受力分析和冲程计算后,推导出抽油杆增程系数和连杆驱动力增力系数计算式。在此基础上,采用I-DEAS软件对该机的各零件做了实体造型,并构造了机器的装配系统和运动机构,随后用计算机模拟系统的运动过程,得到系统中各主要运动件的运动曲线及抽油杆的各项运动参数曲线。模拟结果表明,这种抽油机运动更平稳,其冲程是常规游梁抽油机的4316倍,速度和加速度各减少约77%,且保留了机械换向和结构简单的优点。     

单螺杆泵斜井抽油杆柱运动模型

根据单螺杆泵井的工作特点，对斜井中单螺杆泵抽油杆柱进行受力分析，建立了抽油杆运动模型，利用数值积分方法进行求解。该模型克服了以往运动模型仅适用于直井的缺点，考虑了井斜以及各种横向力的影响，因此更接近抽油杆柱的实际情况。利用该模型可获得井筒中任意部位及螺杆泵处抽油杆扭矩的变化情况。计算实例表明，该数学模型厦其所得解是稳定的。这为螺杆泵井生产系统优化设计、进行工况诊断提供了理论基础。     

井下单螺杆抽油泵杆柱受力分析与设计

在井下单螺杆抽油泵系统中，抽油杆柱既传递扭矩又承受轴向载荷，其受力状态与常规抽油系统中的抽油杆柱大不相同。对井下单螺杆抽油泵杆柱进行了受力分析，并建立了杆柱设计与计算的力学模型。提出了井下单螺杆抽油泵杆柱设计的原则和在二向应力状态下等强度组合杆柱设计和计算的方法：为降低杆柱摩阻和油液压头损失，应尽量采用小规格的D级抽油杆，在小规格的抽油杆柱的最大工作应力大于抽油杆的许用应力时再选用大一规格的抽油杆。此方法可利用计算机编程进行杆柱设计与计算，其程序简单易行，适用于现场工程设计计算。最后给出了设计与计算实例。     

喇嘛甸油田聚驱抽油机井管杆偏磨断脱状况分析及技术对策

从现场抽油杆偏磨状况知道，抽油杆本体或接箍偏磨严重，这是因为它们与油管壁有接触，出现接触的原因是在井下杆管的受力不可能达到理想状况的，抽油杆在井下运动过程中，与油管不同心，从而造成油管与抽油杆发生接触。为避免杆管偏磨，采取技术对策：（1）降低阻力；（2）提高杆管的强度。     

基于 Algor 有限元软件的杆管偏磨研究

运用Algor有限元软件对抽油杆柱和油管进行实体建模和网格划分,以抽油杆柱力学规律和运动模型为基础,建立了抽油杆柱仿真运动模型,以抽油机悬点运动规律、抽油杆柱下端（泵柱塞）受力和杆柱沿程重力分布为约束条件,计算分析了在一个抽汲周期内不同时刻抽油杆柱沿程径向位移分布规律、最大径向位移和中性点分布特征,对比分析了扶正器安装前后抽油杆柱径向位移的变化,为防偏磨扶正器安装设计提供理论依据;以油井的现场偏磨情况与理论仿真结果进行对比分析,验证了仿真结果的正确性。     

抽油杆电涡流自动检测台设计

为了减少采油过程中的抽油杆断杆事故,研制了抽油杆电涡流自动检测台,实现了抽油杆的全自动连续缺陷检测.标准抽油杆一般长8 m,杆体直径16～25 mm,杆头粗约为直径的两倍,是典型的细长柔性杆.针对这种特殊杆件的电涡流无损缺陷检测,提出了将两端夹住、拉直,对抽油杆施加39 kN的拉力,抽油杆固定不动,而探头相对抽油杆运动,并且探头检测装置能随抽油杆中心线的变化而随动的设计思想,保证了抽油杆缺陷检测精度.该检测台已在大庆油田抽油杆检测生产线中应用,使用效果良好.