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螺杆泵井杆柱反转原因及解决措施刘佩勋【摘要】@@%螺杆泵井杆柱反转主要是由杆柱弹性势能和油套压差综合作用所致.针对油套压差作用,安装井下液柱防倒流开关.当螺杆泵井停机后,油管内液柱作用在开关的阀体上,不会通过井下泵回流到套管内,因此能够降低抽油杆反转的扭矩及速度,解决了因油套压差作用所引起的杆柱反转问题.针对常规棘轮棘爪式防反转装置安全系数低的问题,研制出双棘轮式防反转装置.该装置释放扭矩时通过两个棘轮对棘爪的相互作用,可有效地控制反转速度,实现了安全释放扭矩.【期刊名称】《油气田地面工程》【年(卷),期】2012(031)009【总页数】2页(P95-96)【关键词】螺杆泵井;抽油杆;防反转;扭转势能;油套压差【作者】刘佩勋【作者单位】大庆油田采油二厂【正文语种】中文在螺杆泵井停机卸扭矩时，杆柱反转分两个阶段：第一个阶段是受杆柱弹性势能作用导致的反转阶段，此阶段时间短，但破坏力大；第二个阶段是因油套压差作用而引起的加速反转阶段，此阶段时间长，随时间的推移破坏力逐渐增强。
1.1 杆柱弹性势能作用螺杆泵井在生产过程中，杆柱承受扭矩，使抽油杆产生弹性变形，储存一定的弹性势能，停机后，弹性变形释放导致杆柱反转。
变形量用上下端断面相对转角描述，其单位扭转角为式中θ为单位扭转角；φ为扭转角；x为杆柱长度；T为扭矩；G为剪切弹性模量；IP为极惯性矩。
以Ø38mm空心抽油杆螺杆泵井为例，在杆柱长度950m、运行扭矩1 500 N·m的情况下，可计算出其单位扭转角θ=6.66°/m，杆柱的扭转圈数为17.6圈。
1.2 油套压差作用当螺杆泵井突然停机，且动液面较深时，在油套压差的作用下油管内液柱向下运动，驱动转子反转，使杆柱持续反转，直至油套平衡，即液面恢复井口。
动液面越深，油套压差越大，达到油套平衡的时间就越长，杆柱反转的圈数也越多。
以Ø38 mm空心杆、泵深950 m螺杆泵井为例，计算出其在不同动液面下产生的扭矩，油套压差作用下的杆柱反转圈数以及该扭矩下杆柱的弹性变形圈数。
水平井求产螺杆泵排液杆柱力学分析及防偏磨技术王金东;张帆;高一淇;丛蕊【摘要】In the process of horizontal wells seeking production,the screwrod string is liable to produce the phenomenon of eccentric wear due to motion characteristics and environmental im-pacts.In order to prevent drilling accidents and economic losses,a mechanical analysis for screw rod string in the process of horizontal wells seeking production is made.Adrain rod string finite element analysis model based on mechanical analysis results established and an anti-eccentric wearing measures about reasonable placement methods of guide apparatus and centralizers is pro-posed.Aiming at the practical example of oil field,ANSYS software is developed to calculate stress and deformation when the drain rod string under its dead load and to arrange reasonable placement ofguide?apparatus and centralizers according to the analysis results.With the com-parison of parameters of torque,stress,average contact force and average contact frequency before and after,it reveals this technology may effectively prevent eccentric wear of the drain rod string due to the oversize lateral displacement.%在油田水平井求产过程中，螺杆泵排液杆柱因受其运动特性及井内环境的影响极易发生偏磨现象。
地面驱动螺杆泵井抽油杆柱力学研究的开题报告一、选题背景地面驱动螺杆泵已经成为目前油田生产中最为广泛使用的一种抽油方法，其特点是安装方便、操作简单、运行稳定等。
而抽油杆作为螺杆泵的传动部件，是泵的核心部件，对泵的性能和寿命起着至关重要的作用。
目前针对抽油杆进行的研究主要集中于其疲劳损伤分析、动力学特性分析和润滑效果分析等方面，但现有的研究成果仍有一定局限性，仍需要进一步深入研究。
二、研究目的及意义本研究旨在通过对抽油杆柱力学特性的研究，以期为地面驱动螺杆泵的设计和优化提供理论支持。
具体而言，本研究将重点围绕以下几个方面进行探讨：1. 分析不同工况下抽油杆的应力变化情况，并探究其对抽油杆疲劳寿命的影响；2. 分析地面驱动螺杆泵中抽油杆与井眼之间的接触应力分布情况；3. 研究不同润滑条件下抽油杆柱的滑动摩擦特性，并分析润滑方式对杆柱性能的影响。
通过以上研究，可以更全面地了解抽油杆的运行特性，并从中发现一些问题，为抽油杆的设计和使用提供优化方案，提高地面驱动螺杆泵的生产效率和稳定性。
三、研究方法本研究主要采用力学理论方法为研究手段，以数值计算和实验方法为辅助手段，通过建立抽油杆柱的力学模型，对其力学性质进行探究。
具体而言，本研究将采用有限元分析方法对抽油杆柱的应力变化情况进行仿真分析，并通过实验手段验证仿真结果的准确性；同时，还将利用摩擦学理论和机械润滑学理论，探究不同润滑条件下抽油杆柱的摩擦特性。
四、论文结构本文主要分为以下几个部分：第一部分为绪论，主要阐述选题的背景和研究的目的及意义；第二部分为文献综述，综述了国内外针对地面驱动螺杆泵的研究现状和已有的抽油杆研究成果；第三部分为理论分析，主要通过建立抽油杆柱的力学模型，进行应力分析和润滑分析等方面的研究；第四部分为实验分析，主要是对理论分析结果进行实验验证；第五部分为结论和展望，对本研究的结果进行总结，并对后续研究方向进行展望。
螺杆泵杆柱断脱成因分析及治理策略发表时间：2019-12-30T13:16:12.157Z 来源：《科学与技术》2019年 15期作者：王林[导读] 随着螺杆泵采油技术的不断进展及其对它众多优势的深入了解摘要：随着螺杆泵采油技术的不断进展及其对它众多优势的深入了解，螺杆泵采油设备被广泛运用到油田中，但是该设备所具有有效性、稳定性及其所运用工艺的完善度与常规机采相比有着一定的差距，尤其是抽油杆柱具备较高的再脱率已逐渐成为抑制其发展的核心问题之一。
针对实心转子螺杆泵来讲，其通常采取不提转子高压热洗及冲洗的方法来进行冲砂及清蜡。
泵的转子在高压或大量流体的影响下将会出现转动，导致杆柱的螺纹联接呈现为倒扣状态，此时杆柱会出现倒扣现象，通过原因分析并提出解决策略取得较好效果。
关键词：螺杆泵采油；杆柱拉力；脱扣；载荷扭矩；防反转装置为有效减少螺杆泵采油井杆柱断脱事故，本文分析了引发螺杆泵采油井抽油杆杆柱脱扣、噜扣的主要原因，并针对这些原因，提出了一系列具体防治措施，实际应用结果表明通过应用这些措施，能显著减少螺杆泵采油井杆柱断脱事故，更好的保障采油井安全生产。
1脱扣目前，螺杆泵采油井杆柱大部分依旧采用了抽油机井的结构，因不具备一致的载荷状况，与螺杆泵相比，普通的抽油杆无法与其工作相吻合，因此，杆柱经常发生脱扣问题。
造成该问题的原因是由于反扭矩要大于螺纹联接扭矩，其影响因素主要如下（1）惯性力的影响。
一旦产生卡泵，载荷扭矩将会不断提升，杆柱上将会产生弹性变形能，当设备停止运作，其弹性变形能将会释放出来。
若地面驱动设备不具有防反转功能或者防反转设备失去作用，将会导致杆柱出现反转。
由此所产生的惯性扭矩一旦大于某处螺纹联接扭矩时，杆柱将会出现脱扣现象。
此外，螺杆泵采油井因维护或检测而暂时停机时，若动液面深度较大，那么管柱内部的液压将会作用于井下的泵转子，促使其出现反转，而转子将会对上部杆柱产生作用，使其形成高速反转。
螺杆泵抽油杆柱受力分析作者：螺杆泵来源：/抽油杆柱受力分析与抽油机井的工作原理不同，螺杆泵抽油井在正常工作时即要受到轴向的载荷作用，同时又要受到周向扭转载荷的作用。
1.水力计算l)泵压头的确定在螺杆泵的受力分析当中，泵进出口压差是一个重要的参数，它直接影响了负载扭矩及轴向力计算的准确性。
根据螺杆泵的工作原理，确定泵压头的计算公式，其关键是对泵出口至井口流体流动的沿程压力损失的处理。
根据螺杆泵抽油井杆管环空内流体的流动特征，泵出口至井口流体流动的沿程损失包括两部分，流体沿泵以上的油管和抽油杆的环形空间向上作螺旋流动的沿程摩擦阻力损失和流体在杆管环空中流动时所产生的局部阻力损失，建立了相应的模型，得出泵井出口压差的计算公式。
2)采出液粘度的确定螺杆泵油井采出液中包括两种液相:油相和水相，水驱时，油井的采出液是原油和水的混合物，为牛顿流体，只要含水一定，混合物的粘度就为一定值，可用粘度加权法进行计算。
对于聚驱油井，采出液是聚合物溶液与原油的混合物，是非牛顿流体，并且聚合物采出液的粘度要高于水驱采出液的枯度。
通常在螺杆泵抽油井杆管的环空中，剪切速率通常较低，因此可以认为，采出液中水相和油相主要表现出粘性流体，且符合幂律模式，对于采出液的粘度可以采用加权法进行计算。
2.杆柱负载扭矩的计算与抽油机井的工作原理不同，螺杆泵抽油井在正常工作时即要受到轴向的载荷作用，同时又要受到周向扭转载荷的作用。
地面驱动螺杆泵抽油杆柱负载扭矩是螺杆泵抽油生产中的一个重要参数，其数值的精确计算对螺杆泵工况的诊断、抽油杆柱的合理设计以及泵的选择具有重要的价值，地面驱动螺杆泵抽油井在正常工作时，原动机通过抽油杆柱带动螺杆泵旋转，抽油杆柱受到五种扭矩的作用，抽油杆柱与井液的摩擦扭矩、举升流体的有功扭矩、抽油杆柱与油管间的摩擦扭矩、由于泵定子与转子间存在过盈而产生的摩擦扭矩及抽油杆的惯性扭矩。
在杆柱负载扭矩的计算当中考虑了泵压头的准确计算及粘度的影响。
螺杆泵驱动杆柱力学分析及稳定器布置
李敬元;魏继德
【期刊名称】《石油机械》
【年(卷),期】1998(26)1
【摘要】就工作原理而言，螺杆泵兼有离心泵和容积泵两者的优点，其缺点是驱
动杆柱断裂较频率。
根据螺杆泵的工作状况，考虑抽油杆柱的重力、浮力、拉力、扭矩、井眼轨道等因素的影响，给出了驱动杆柱动力学基本方程，建立了三个模型，即对驱动抽油杆柱作整体力学分析的稳态拉力－扭矩模型；对井口处的驱动杆柱作局部弯曲分析的数学模型，以及对与螺杆泵转子相连接的下部杆柱作动力分析的数学模型，并提出了稳定器布置方法。
【总页数】6页(P13-17,28)
【作者】李敬元;魏继德
【作者单位】大庆石油学院;大庆石油管理局采油工艺研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TE933.2
【相关文献】
1.螺杆泵井驱动杆柱的偏磨和断裂动力学分析 [J], 王伟章;闫相祯;王海文;张先锋
2.地面驱动螺杆泵抽油杆柱弯曲的力学模型 [J], 师国臣;陈卓如;吴晓东;王世展
3.基于转子动力学方法研究螺杆泵抽油杆柱扶正器的布置 [J], 邹龙庆;魏丽;祝娟
4.螺杆泵抽油杆柱稳定器安装位置的确定 [J], 朱小平;吴伟
5.地面驱动螺杆泵抽油杆柱动力学分析技术及其应用 [J], 刘巨保;罗敏;李淑红
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定向井螺杆泵抽油杆柱力学分析及防磨损措施摘要：定向井本身的井身结构比较特殊，因此在实际作业的过程中采取螺杆泵抽采方式如果不能采取合理的措施，很容易导致柱杆出现严重的磨损甚至出现卡死等现象。
为了能够有效消除柱杆在实际抽采作业中出现的磨损等问题，针对抽油杆造斜点设置了相应的导向器，并在合理的位置配套使用扶正器等相关的措施，在实际确定扶正器合理的位置的时候主要是通过建立模型进行分析计算得出。
这种方式在抽采现象的应用中得到了广泛应用。
关键词：定向井；螺杆泵；管杆磨损；扶正器引言在直井的抽采作业中螺杆泵抽采工艺的应用已经逐渐趋于成熟，但是螺杆泵抽采工艺在定向井中的应用比较少，对此的相关研究也比较少。
与直井相比较定向型本身的结构以及井身受力情况都更加复杂，当处于造斜段的时候，感触非常容易受到重力作用与油管壁发生接触。
根据定向井本身井眼轨迹具体特征可以知道，螺杆泵在抽采作业过程中抽油杆的旋转运动使得在纵横方向上出现了弯曲状态，这样就非常容易导致感度出现损坏或者是断脱等现象。
为了能够最大程度避免这种现象的出现，本文主要通过建立抽油杆的力学模型，并通过模型分析计算对导向器以及扶正器的布置方式进行了合理研究。
1 抽油杆柱受力情况分析螺杆泵的抽油杆在实际作业这个过程中主要是通过地面动力端来进行扭矩传递，并以此来带动驱动轴旋转，驱动头经过减速处理之后通过方卡子将扭矩传递到光杆上，最终将扭矩传递到抽油杆柱上面。
通过分析可以知道在井口位置抽油杆柱实际受到的是主动力矩的作用，在旋转作业过程中同时还会受到走向产生的力F，在举升液体的过程中不会受到一个摩擦力矩，此外，转子与电子之间由于采取的是过盈配合，因此两者之间也会产生还会产生一个摩擦力，在泵的出口位置由于会存在一定的压差，因此也会在抽油杆柱上产生的反扭矩。
上述几个参数可以通过以下计算公式来进行计算。
上述公式中R主要表示的是转子截面半径，m；e主要表示的是转子的偏心距m；主要表示的是在泵进出口产生的压差，Pa；上述公式中主要表示的是定转子之间在初始状态下的过盈值，mm；n主要表示的是在螺杆泵在运行过程中的转速，r/min；上述公式中主要表示的是井下液体动力粘度，Pa·s；主要表示的是油管的内径，m；d主要表的是抽油杆直径，如果都抽油杆本身是空心抽油杆，那么d主要表示的就是其外径，m。
