三維井眼中抽油桿柱受力分析和斷脫破壞研究.pdf

1、定向井與直井的區(qū)別在于前者的空間形狀是一空間三維軌跡，除彎曲外還有扭曲。這種形狀上的復(fù)雜性使得抽油桿柱在工作時(shí)處于復(fù)雜的交變應(yīng)力狀態(tài)，從而導(dǎo)致抽油桿柱易于斷脫。為此根據(jù)抽油桿柱運(yùn)動的特性，推導(dǎo)了三維井眼中抽油桿柱系統(tǒng)動力學(xué)微分方程，建立了抽油桿柱系統(tǒng)診斷和預(yù)測的數(shù)學(xué)模型及其求解方法，研究了抽油桿柱系統(tǒng)摩擦系數(shù)的動態(tài)擬合方法，探討了三維彎曲井眼中抽油桿柱疲勞壽命的分析方法。通過參數(shù)的敏感性分析，發(fā)現(xiàn)井眼曲率、撓率對抽油桿柱的懸點(diǎn)載荷、支反

2、力、屈曲應(yīng)力均有較大影響。在直井段，桿柱承受較大拉應(yīng)力，應(yīng)力疲勞為主要失效形式。在桿柱受力中和點(diǎn)位置以上，桿管接觸位置集中，井眼的曲率、撓率直接決定著抽油桿柱的壽命，尤其在狗腿度較大的井段，事故率極高。在桿柱受力中和點(diǎn)位置以下，曲率、撓率較小的井段，磨損失效或脫扣失效發(fā)生的概率大；在曲率、撓率較大的井段，井下事故多表現(xiàn)為交變應(yīng)力導(dǎo)致的疲勞斷脫事故。為了便于現(xiàn)場應(yīng)用，在上述理論分析的基礎(chǔ)上并結(jié)合油田實(shí)際開發(fā)了“抽油桿三維力學(xué)綜合分析及斷脫