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螺杆泵井杆柱偏磨有限元分析

作　者: 石峰
导　师: 尹洪军；李强
学　校: 东北石油大学
专　业: 石油与天然气工程
关键词: 螺杆泵井杆柱偏磨扶正器有限元
分类号: TE933.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

螺杆泵抽油杆断脱已成为制约螺杆泵生产的主要矛盾,影响了螺杆泵采油技术的进一步推广应用。为此,本文在杆柱静力学分析的基础上,考虑离心力、杆柱振动、抽油杆柱变形后与油管接触产生的侧向力以及摩擦扭矩的影响,以实际生产井为例利用ANSYS软件建立抽油杆柱瞬态非线性有限元模型,定性分析造成抽油杆柱偏磨、断脱机理,并对定向井螺杆泵抽油杆柱导向器及扶正器合理配置进行定量分析,以期达到减少偏磨。所以,通过对此模型的计算分析,对现场具有一定的指导意义,并且根据现场实际应用来看,应用本文的计算结果能够减少杆管偏磨,预防杆柱断脱,延长了检泵周期。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1 螺杆泵简介  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-18
    1.2.1 螺杆泵抽油杆柱摩擦扭矩的研究  12-14
    1.2.2 抽油杆柱的振动研究  14
    1.2.3 螺杆泵抽油杆柱断脱问题研究  14-15
    1.2.4 抽油杆柱失效问题研究  15-16
    1.2.5 螺杆泵抽油系统的工况诊断  16-18
  1.3 本论文研究的主要内容  18-19
    1.3.1 螺杆泵抽油杆柱断脱机理分析  18
    1.3.2 螺杆泵抽油杆柱的力学分析  18
    1.3.3 螺杆泵抽油杆柱防偏磨措施优化研究  18-19
第二章螺杆泵井杆管环空水力计算及杆柱扭矩分析  19-26
  2.1 螺杆泵进出口压差  19-20
  2.2 磨阻损失  20
  2.3 产出液粘度的确定  20-21
  2.4 螺杆泵抽油杆负载扭矩  21-26
    2.4.1 转子的有功扭矩  21-22
    2.4.2 定子与转子间的摩擦扭矩  22
    2.4.3 转子与定子初始过盈所产生的摩擦扭矩  22-23
    2.4.4 定子与转子间由于热胀产生的摩擦扭矩  23
    2.4.5 定子、转子间由于溶胀产生的摩擦扭矩  23-24
    2.4.6 抽油杆柱在采出液中旋转所受摩擦力矩  24
    2.4.7 克服抽油杆柱和油管间的摩擦扭矩  24
    2.4.8 抽油杆的惯性扭矩  24-26
第三章轴向力的计算及涡动特性分析  26-30
  3.1 抽油杆柱所受的轴向力  26-28
    3.1.1 抽油杆柱的自身重量  26-27
    3.1.2 流体压力作用在转子上的轴向力  27
    3.1.3 抽油杆在采出液中的浮力  27
    3.1.4 流体向上流动对抽油杆向上的摩擦力  27-28
  3.2 涡动的成因  28-29
  3.3 抽油杆涡动具有普遍性和危害性  29
  3.4 抽油杆涡动及井斜引起的横向载荷  29-30
第四章螺杆泵运动学及动力学基础  30-34
  4.1 螺杆泵的类型  30
  4.2 螺杆泵运动学分析  30-32
    4.2.1 转子中心的运动规律  30-31
    4.2.2 运动轨迹及速度  31-32
  4.3 转子任一截面外表面的运动分析  32
  4.4 定、转子啮合点处的速度分析（滑动速度）  32-34
第五章杆柱建模及防偏磨实例计算  34-51
  5.1 结构参数及边界条件简化  34-36
    5.1.1 边界条件的简化  34-35
    5.1.2 载荷简化  35
    5.1.3 抽油杆材料特性参数设置  35-36
  5.2 直井抽油杆柱变形分析  36-39
    5.2.1 振动对抽油杆柱变形的影响  36-38
    5.2.2 转速、沉没度对抽油杆柱运动的影响  38-39
  5.3 斜井抽油杆柱变形分析  39-46
    5.3.1 振动对抽油杆柱变形的影响  39-43
    5.3.2 转速、沉没度对抽油杆柱运动的影响  43-46
  5.4 扶正优化分析  46-49
  5.5 软件主界面窗口  49-51
结论  51-52
参考文献  52-55
致谢  55-56
详细摘要  56-63

螺杆泵井杆柱偏磨有限元分析

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