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有杆抽油系统 第 章 抽油杆

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有杆抽油系统——第2章 抽油杆

有杆抽油系统——第2章 抽油杆

第2章 抽油杆
2.1 抽油杆结构及制造工艺 2.2 特种抽油杆 2.3 抽油杆失效分析 2.4 抽油杆柱附属器具
2.2 特种抽油杆
普通抽油杆的缺点：(发展特种抽油杆的原因) 适应不了深井采油、大泵强采需要 适应不了斜井开采的需要 适应不了高粘油井开采需要 适应不了高腐蚀性油井开采需要 适应不了严重结蜡油井的开采需要
第2章 抽油杆
China University of Petroleum
第2章 抽油杆
抽油杆是抽油设备的重要部件，它将抽油机的运动和 能量传递给井下抽油泵。抽油杆的疲劳强度和使用寿命决 定和影响了整套抽油设备的最大下泵深度和排量。
在抽油过程中，抽油杆柱承受的是不对称循环载荷的 作用，其工作介质为原油、地层水和天然气。抽油杆主要 失效形式为疲劳断裂或腐蚀疲劳断裂。抽油杆的断脱事故 会严重影响原油的生产，增加修井作业费用，提高了原油 的成本。为了提高抽油杆工作的可靠性和使用寿命，国内 外在抽油杆的材料、制造、使用、管理及维护等方面开展 了大量的研究工作，取得了可喜的成果。
70年代初期，美国和加拿大使用的EL I型和EL II型超 高强度抽油杆，已超过60.96万米，失效一直很少。
2.2 特种抽油杆
二、玻璃钢抽油杆
与金属材料相比，玻璃钢制品具有重量轻、抗腐蚀、 疲劳性能好等独特优点，近十几年的开发研究，已成功 地用玻璃钢材料试制成抽油杆，现场使用证明，玻璃钢 杆有很大发展潜力。
的弹性模量为4.96×104MPa，因此玻璃钢抽油杆具有更 好的弹性。
玻璃钢杆比普通杆具有更低的固有频率。普通抽油 杆的工作频率与固有频率之比N/N0<0.5，而玻璃钢杆在 0.50.8之间，玻璃钢杆可以在更接近于系统的固有频率 附近工作，其柱塞冲程将被放大12倍左右，只要合理设 计杆柱能实现超冲程，即Sp/S>1。

有杆抽油系统工艺设计

有杆抽油系统工艺设计
设计方案
针对高粘度原油的特点，选择具有较大排量和较 高扬程的抽油泵，同时采用加热和降粘措施来降 低原油粘度。
实施效果
通过工艺设计，该油田的有杆抽油系统实现了对 高粘度原油的有效开采，提高了采收率。
案例三：复杂地形有杆抽油系统工艺设计
背景介绍
某油田处于复杂地形区，地面起伏较大，给有杆抽油系统的建设带 来了一定的难度。
有杆抽油系统工艺设计
目录
CONTENTS
• 有杆抽油系统概述 • 工艺设计基础 • 工艺设计流程 • 工艺设计案例分析 • 工艺设计发展趋势与挑战
01 有杆抽油系统概述
CHAPTER
定义与特点
定义
有杆抽油系统是一种利用抽油杆作为 动力传输元件，通过往复运动将地下 的石油抽取到地面的机械采油方式。
自动化操作
利用机器人技术和自动化设备，实现抽油系统的自动化操作，减少 人工干预和操作成本。
数据驱动优化
通过实时采集和分析生产数据，对抽油系统进行优化调整，提高采 收率和降低能耗。
提高采收率与节能减排
采收率提升
研究和应用新型抽油技 术，提高油井的采收率， 增加油田的产量和经济 效益。
节能减排
采用高效节能技术和设 备，降低抽油系统的能 耗和排放，符合绿色环 保要求。
02 工艺设计基础
CHAPTER
抽油杆选择
根据油井的产液量、井深、井 口压力等条件选择合适的抽油 杆，确保能够满足生产需求。
考虑抽油杆的强度和刚度，以 确保在正常生产过程中不会发 生弯曲或断裂。
选择与现有抽油机相匹配的抽 油杆，以保持系统的协调性和 稳定性。
抽油泵选择
根据油井的产液量、含水率、粘度等参数选择合 适的抽油泵，确保能够有效地将井液抽出。

有杆抽油系统——第2章 抽油杆

有杆抽油系统——第2章 抽油杆
为了便于作业时抽油杆的连接、悬紧、吊装，抽油杆端 部要求带有外螺纹接头、扳手方径和凸缘。因次抽油杆端部 是一个变截面的阶梯回转体、正方体与圆弧回转体相互衔接 的复杂形状。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
抽油杆的工作环境及其结构对抽油杆的制造工艺提出 了很高的要求。另外，不同等级的抽油杆除了材料不同外， 其工艺方法及工艺流程也有所不同。抽油杆制造的典型工 艺流程如图所示。
2.2 特种抽油杆
3．玻璃钢抽油杆的类型 按杆身直径、最高工作温度和端部接头的级别划分。 例如： 7／8 —93℃-A
其中：7／8 —杆身直径； 93℃—最高工作温度； A— 端 部 接 头 强 度 级 别 ， A 级 为 620793MPa ， B 级 为 793965MPa。
2.2 特种抽油杆
插入式抽油杆扶正器插入式抽油杆扶正器抽油杆短接活动式刮腊扶正器抽油杆短接活动式刮腊扶正器抽油杆扶正器抽油杆扶正器抽油杆尼龙扶正器抽油杆尼龙扶正器扭卡式抽油杆扶正器扭卡式抽油杆扶正器2424抽油杆柱附属器具抽油杆柱附属器具滚动式抽油杆扶正器的用途滚动式抽油杆扶正器的用途滚轮式扶正器又称滚轮接箍滚轮式扶正器除了具有普通接箍的连接作用外在加长接箍圆周上装有滚轮这样改善了油井中抽油杆与油管之间的工作条件变滑动摩擦为滚动摩擦减少了抽油杆与油管的磨损
2.1 抽油杆结构及制造工艺
（4）锻造杆头 ① 将杆料的一端放入加热炉加热至锻造始锻温度。 ② 将被加热的杆头镦粗并锻造成形，监控终锻温度。 ③ 将杆料的另一端加热至锻造始锻温度。 ④ 将被加热的另一端杆头镦粗并锻造成形，监控终锻温度。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
（5）热处理 使整个抽油杆通过加热炉加热，整体正火、 正火+回火或调质处理，使其达到预期的机械性能。

有杆泵抽油系统设计PPT.

有杆泵抽油系统设计PPT.
S12倒置防砂泵 S13可挂防砂泵 S14等径防砂泵
柱塞长度（米） 泵筒长度（米）
泵筒型式—厚壁筒（无衬套） 管式泵 公称直径（mm） 抽油泵代号
注解:公称直径38mm，泵筒长度为6.6m，金属柱塞长度为 1.2m的防腐耐磨管式泵表示为CYB38TH6.6-1.2F。
抽油泵规格及标注
序号
1
2 3 4 5 6 7 8
≥412 ≥620 ≥620
许用应力 MPa 71
71 92 92
抽油杆标准系列为16、19、22、25、29mm。每米质 量1.67、2.35、3.14、4.09、5.15。
由于勘探发现的油田越来越深和注水开发的油田油 井见水后使用大泵提高排液量，要求抽油杆具有更高的 承载能力，国外研制成功EL、97、HS等超高强度抽油杆， 其性能如表所示。
Y：游梁平衡 B：曲柄平衡
Q：气动平衡 有的客户会这样想，他用尽了浑身的解数把价格降到一个程度之后，那个专营店可能也搞活动，又送给他一些超值的东西，从价格的
角度一计算，降了几千块钱。他回去以后跟他太太说，“这个车我虽然是花了21万买的，可实际上把这些超值的东西折价一算，我就
减 速 箱 齿 轮 形 代 号 ， H 为 点 啮 合 双 花了19.5万元，省了那么多钱。”太太很开心，在她的圈子里面就开始讲，“我老公买这辆车只花了19.5万元。”当然19.5万元肯定
游梁式抽油机系列如表所示
驴头悬点额定载荷 kN 50、60、80、100、120、140、160
光杆最大冲程
m 1.8、2.1、2.5、3.0、3.6、4.2、4.8、5.4、6.0
减速箱额定扭矩 kN·m 18、26、37、53、73、105
4、 封隔器类常用井下工具

第十章 有杆泵采油1

第十章 有杆泵采油1

二、 泵的工作原理
活塞上下运动一次称为一个冲程 冲程，分为上冲程和下冲 冲程 程。 每分钟内完成上、下冲程的次数称为冲次，用n来表示
悬点(或活塞)在上、下死点间的位移，称为光杆冲程(或 活塞冲程)，用s(或sp)来表示。
1.上冲程 上抽油杆柱带动活塞向上运动。游动阀关闭， 泵内压力降低。 泵内压力降低。固定阀在沉没压力与泵内压力 构成的压差作用下，克服重力而被打开， 构成的压差作用下，克服重力而被打开，原油 进泵而井口排油。 进泵而井口排油。
3.光杆与抽油杆 光杆与抽油杆
光杆：联接驴头钢丝绳与井下抽油杆， 光杆：联接驴头钢丝绳与井下抽油杆，并 同井口盘根盒配合密封井口。 同井口盘根盒配合密封井口。
普通型 两端可互换，当一端磨损后可换另 两端可互换， 一端使用
联接性能好，但两端不能互换。 一端墩粗型 联接性能好，但两端不能互换。
抽油杆
杆式泵： ⑵ 杆式泵：是整个泵在地面组装好后接在抽油杆 柱的下端，整体通过油管下入井内，由预先安 柱的下端，整体通过油管下入井内， 装在油管预定位置上的卡簧固定在油管上。 装在油管预定位置上的卡簧固定在油管上。
特点： 检泵不需起出油管，检泵方便；结构 复杂，制造成本高；排量小。 适用范围：下泵深度较大，但产量较低的井
普通型抽油杆：结构简单、制造容易、成本
低；直径小，有利于在油管中上下运行。 主要用于常规有杆泵抽油方式。
玻璃纤维抽油杆：耐腐蚀，寿命长；重量轻， 有利于降低抽油机悬点载荷和节约能量；弹 性模量小，可实现超冲程，有利于提高泵效。 空心抽油杆：由空心圆管制成，成本较高， 可用于热油循环和热电缆加热等特殊抽油工 艺，也可以通过空心通道向井内添加化学药 剂。适用于高含蜡、高凝固点的稠油井。
工作筒（外筒+衬套） 管式泵 活塞（柱塞） 阀（游动阀，固定阀） 杆式泵

有杆抽油系统设计

有杆抽油系统设计

第五节 有杆抽油系统设计¾教学目的：正确分析抽油杆柱的受力特征；掌握抽油杆柱的强度计算方法以及多级抽油杆的强度校核方法；并对有杆抽油井生产系统的设计方法和步骤以及钢杆-玻璃钢杆组合杆柱抽油技术有一个初步的了解。

¾教学重点、难点：9教学重点1、抽油杆的受力特征2、组合抽油杆柱的强度校核9教学难点1、修正古德曼图2、抽油杆柱设计方法¾教法说明：课堂讲授并辅助以多媒体课件展示相关的曲线图。

¾教学内容：1.抽油杆强度计算及杆柱设计2.有杆抽油井生产系统设计3.钢杆-玻璃钢杆组合杆柱抽油技术安全区二、有杆抽油井生产系统设计有杆抽油系统组成：有杆抽油系统设计内容：(1) 油层(2) 井筒(4) 地面出油管线(3) 采油设备(机、杆、泵等)(4) 工况指标预测。

(1) 油井流入动态计算；(2) 采油设备(机、杆、泵等)选择；(3) 抽汲参数(冲程、冲次、泵径和下泵深度等)确定；有杆抽油系统设计目标：经济、有效地举升原油。

(1) 油井和油层数据；(2) 流体物性参数；(3) 油井生产数据。

有杆抽油系统设计依据：有杆抽油系统设计理论基础：有杆抽油系统设计基础数据：油藏供液能力节点系统分析方法三、钢杆-玻璃钢杆组合杆柱抽油技术玻璃钢杆优点(1) 重量轻，可减少设备投资，节省能源和增加下泵深度。

(2) 弹性好，可以实现超冲程。

(3) 耐腐蚀，可减少断脱事故。

玻璃钢杆缺点(1) 价格贵：是钢质抽油杆的1.6～1.8倍。

(2) 不能承受轴向压缩载荷（底部加重以保证受拉），使用 温度不能超过93.3℃。

(3) 报废杆不能溶化回收利用。

(4) 怕磨损和碰伤。

目前钢—玻璃钢组合杆柱设计理论与普通全钢杆设计相同。

有杆抽油系统 第 章 抽油杆共118页

有杆抽油系统 第 章 抽油杆
51、没有哪个社会可以2、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭

3.5有杆抽油系统设计方法


13
设计目标：经济、高效地举升原油。 设计理论基础：节点系统分析方法。 设计基础数据： １、油井和油层数据； ２、流体物性参数； ３、油井生产数据。 设计思路：(见P148设计方法一)
14
图3－32 修正古德曼图
8
根据修正古得曼图，抽油杆的最大许用应力计算公 式为：
σ all
T = ( + 0 .5625 σ min ) ⋅ SF 4
（3－64）
式中 σall ── 抽油杆最大许用应力，MPa； T ── 抽油杆最小抗拉强度； σmin ── 抽油杆最小应力， ＳF ── 抽油杆使用系数，见表3-8
(下部为小直径杆柱，上部为大直径杆柱。抽油杆柱末端载荷 最小，越往上，载荷越大，当抽油杆柱横截面上的折算应力等 于材料的许用应力时，就应更换较大直径或强度较高的抽油杆。 依次类推，直到抽油杆延伸到井口为止。)
5
即
σ max1σ a1 = σ max 2σ a 2
σ max1σ a1
式中：
为第一级抽油杆柱上端面的折算应力；
式中
σmax－σmin ── 抽油杆的应力范围； σall－σmin ── 许用应力范围。 合理的抽油杆组合比例，不仅应保证各级抽 油杆的 P L ＜100％，而且各级抽油杆的 P L 值 应比较接近。同时，为了有效地使用抽油杆，P L 还应保持较高的数值。
11
小结：（１）中深井：一般采用多级杆柱组合； （２）杆柱下部采用加重杆。 二、抽油杆柱设计方法 （P146)自学
12
二、有杆抽油系统设计(见P147) 、有杆抽油系统设计 （一）有杆抽油系统组成 有杆抽油系统组成 油层；（ ；（IPR) １、油层；（ 井筒；（多相垂直管流） ；（多相垂直管流 ２、井筒；（多相垂直管流） 采油设备（ 泵等）（运动规律，动力学规律） ）（运动规律 ３、采油设备（机、杆、泵等）（运动规律，动力学规律） 地面出油管流；（地面多相管流） ；（地面多相管流 ４、地面出油管流；（地面多相管流） （二）有杆抽油系统设计内容 有杆抽油系统设计内容 油井流入动态计算； １、油井流入动态计算； 采油设备（ 泵等）选择；（ ；（地层情况和设备 ２、采油设备（机、杆、泵等）选择；（地层情况和设备 功能两个方面都应兼顾） 功能两个方面都应兼顾） 抽汲参数（冲程、冲次、泵径和下泵深度等）确定； ３、抽汲参数（冲程、冲次、泵径和下泵深度等）确定； 工况指标预测；（全面情况） ；（全面情况 ４、工况指标预测；（全面情况）

有杆泵抽油系统设计


1) 确定选型图
因该井原油较稠，故选择长 冲程抽油机，确定图A.4为此井选 型图。
2）选择机型
在横坐标轴上找出下泵深度 1150 m的点，由此点作横坐标轴 的垂线；再在纵坐标轴上找出和 油井产量70 m3/d对应的点，由此 点作纵坐标轴的垂线。两垂线的 交点落在8－3－37抽油机选择区 域范围内。该机型即为选择的机 型。
总长：
1960mm
最大外径： 114mm
内通径：
50mm
扶正块外径： 116~135mm、120-139mm
坐封载荷： 60~100KN
工作压力： 上压 15、25MPa
下压 ≤8MPa
工作温度： 120℃
.
23
(2) Y111型封隔器
封隔器是一种靠尾管支撑、油管自 重坐封、上提油管解封的压缩式封隔器 。主要适用于分层试油、采油、找水堵
S12倒置防砂泵 S13可挂防砂泵 S14等径防砂泵
柱塞长度（米）
泵筒长度（米） 泵筒型式—厚壁筒（无衬套）
管式泵 公称直径（mm） 抽油泵代号
注解:公称直径38mm，泵筒长度为6.6m，金属柱塞长度为 1.2m的防腐耐磨管式泵表示为CYB38TH6.6-1.2F。
.
3
抽油泵规格及标注
序号
名称
1 普通泵
CYB38TH6.6-1.2（F2）
φ32、φ38
9 深抽泵 小口径φ32深抽泵
CYB32TH6.6-1.2（F2）小口径 φ32
带泵套小口径φ32深 抽泵
CYB32TH6.6-1.2（F2A）小口径
φ32
.
4
带沉砂泵套的抽油泵
.
5
上出油阀
泵筒 柱塞 加长筒 沉砂管 下出油阀

有杆抽油系统——第2章 抽油杆

其特点是：工艺流程通用性强，通过选择不同的材料， 相应的调整热处理工艺方法，不改变工序就可以制造出C 级、D级等不同等级的抽油杆。另外，防腐工序中应用热 浸漆、热浸铝或涂敷其它防腐材料的工艺方法，便可制造 出抗不同介质腐蚀的防腐抽油杆。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
在典型抽油杆工艺路线的基础上，增加表面加热淬火工 序，并调整部分工序便可形成超高强度抽油杆的制造工艺路 线。制造超高强度抽油杆的典型工艺流程，如图所示。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
主要用途如下：①使零件表面产生压应力，可提高它们 的疲劳强度及抗拉应力腐蚀的能力；②对扭曲的薄壁零 件进行校正；③代替一般的冷、热成型工艺，对大型薄 壁零件进行成型加工，不仅可避免零件表面有残余拉应 力，而且可获得对零件有利的压应力。
应注意的是：经喷丸或抛丸处理过的零件的使用温度不 能太高，否则压应力在高温下会自动消失，因而失去预 期的效果。它们的使用温度由零件的材质决定，对于一 般钢铁零件约为260—290℃。
抽油杆的主要尺寸
（mm）
2.1 抽油杆结构及制造工艺
普通抽油杆分为C级、D级和K级三个等级。 –C级抽油杆用于轻、中负荷的油井； –D级杆用于中、重负荷的油井； –K级杆用于轻、中负荷并有腐蚀性的油井。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
二、接箍 接箍是抽油杆组合时的连接零件，按其结构特征可分为： 普通接箍、异径接箍和特种接箍。 1. 普通接箍 用于连接等直径的抽油杆。其中Ⅰ型带扳 手平面；Ⅱ型不带扳手平面，又称小井眼接箍。 2. 异径接箍 用于连接不同直径的抽油杆。同普通接箍 一样，异径接箍也分为Ⅰ型和Ⅱ型。 3.特种接箍 特种接箍主要有滚轮式接箍和滚珠式接箍 ，又称滚轮式扶正器和滚珠式扶正器，用于斜井或普通油井 中降低抽油杆柱与油管之间的摩擦力，减少对油管的磨损。
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其特点是：工艺流程通用性强，通过选择不同的材料， 相应的调整热处理工艺方法，不改变工序就可以制造出C 级、D级等不同等级的抽油杆。另外，防腐工序中应用热 浸漆、热浸铝或涂敷其它防腐材料的工艺方法，便可制造 出抗不同介质腐蚀的防腐抽油杆。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
在典型抽油杆工艺路线的基础上，增加表面加热淬火工 序，并调整部分工序便可形成超高强度抽油杆的制造工艺路 线。制造超高强度抽油杆的典型工艺流程，如图所示。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
2.1 抽油杆结构及制造工艺
4.接箍的材料及性能要求:
一般都选用中碳结构钢，国内大都选用45钢。 满足强度要求和连接要求。 具有一定的耐磨性。对于特种接箍还应具有扶正与 减磨作用。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
三、抽油杆制造工艺
抽油杆工作时承受变动载荷，并处在不同的腐蚀介 质中，工作条件恶劣。因次，要求抽油杆柱要有足够的疲 劳强度和抗腐蚀能力，同时，还要求有足够的螺纹连接强 度。抽油杆制造工艺是保证抽油杆成品质量的关键环节。
玻璃钢抽油杆接头结构示意图 1—外螺纹；2—台肩；3—扳手方径；4—空腔部分；5—护套
2.2 特种抽油杆
2．玻璃钢抽油杆的制造方法 ① 拉挤杆体； ② 加工金属接头； ③ 将两个金属接头粘接到杆体的两端。
杆体是用玻璃纤维无捻 粗纱做增强料，用树脂作基 体，以拉挤方法成型。
2.2 特种抽油杆
杆体拉挤过程
第2章 抽油杆
2.1 抽油杆结构及制造工艺 2.2 特种抽油杆 2.3 抽油杆失效分析 2.4 抽油杆柱附属器具
2.1 抽油杆结构及制造工艺
一、抽油杆结构 多根抽油杆通过接箍连成抽油杆柱，上面通过光杆
与抽油机相连，下接抽油泵的柱塞，其作用是将地面抽油 机的悬点的往复运动传递给井下抽油泵，从而带动泵作抽 汲运动。
迄今已有多家公司生产玻璃钢抽油杆，其中最具代 表性的是美国Flex公司。
2.2 特种抽油杆
1．玻璃钢抽油杆的结构 玻璃钢抽油杆是由玻璃钢杆体和两端带外螺纹的钢接头
组合而成，如图所示。
玻璃钢抽油杆结构示意图 1—头部；2—杆体；3—护套
2.2 特种抽油杆
接头内腔由数级锥面组成，利用特殊粘接工艺，使环氧 树脂粘接剂牢固地粘在玻璃钢杆体上，形成相应的锥面。服 役时靠钢接头内腔与环氧树脂粘接剂的多级锥面承受工作应 力。其结构如图所示。
生足够大的应力，从而有效防止抽油杆在使用过程中脱扣及井液
对螺纹的腐蚀。扳手方颈用来装卸抽油杆时卡抽油杆钳用。凸缘
是作业时用来抽油杆的吊装。圆弧过渡区是避免构件截面和刚度
的急剧变化，减小应力集中。
1-外螺纹接头；2-卸荷槽；
3-推承面台肩；4-扳手方
径；5-凸缘；6-圆弧过渡
区
2.1 抽油杆结构及制造工艺
37%与38.5%； –应力腐蚀的敏感性小，耐腐蚀性好； –适应于深井、稠油井和大泵强采井
2.2 特种抽油杆
1) 超高强度抽油杆的许用工作应力
型号 EL I
min 许用应力MPa max
0-260
279.4
EL II
0-260
344.96
97
0-345
HS
0-345
345.38 0.3766 min 345.38 0.3766 min
抽油杆的结构特点： 1.细长杆 抽油杆是一种长径比很大的细长杆，刚度低、柔性大， 易弯曲，制造过程中易变形。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
2.变截面 为了保证抽油杆柱的连接强度及抽油杆螺纹和卸荷槽部
位的强度，要求抽油杆端部的截面积要比杆体截面积大很多， 即推承面台肩外圆处的截面积与杆体截面积的比值为4左右。 3.端部形状复杂、要求特殊
材料检验
冷校直
定长
锻造
调质处理
热校直
杆头机加工
表面淬火
抛丸强化
装配
上护帽
包装
超高强度抽油杆典型工艺流程
防腐
2.1 抽油杆结构及制造工艺
用压缩空气将钢丸或玻璃丸喷到零件上，以去除氧化皮 及其他污物的工艺过程叫喷丸。也可将钢铁丸送至高速 旋转的圆盘上，利用离心力的作用，使高速抛出的钢丸 撞击零件表面，达到光饰的目的，这种工艺叫抛丸。这 两种工艺都能使零件表面产生压应力，而且没有含硅粉 末，对环境污染小。
为了便于作业时抽油杆的连接、悬紧、吊装，抽油杆端 部要求带有外螺纹接头、扳手方径和凸缘。因次抽油杆端部 是一个变截面的阶梯回转体、正方体与圆弧回转体相互衔接 的复杂形状。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
抽油杆的工作环境及其结构对抽油杆的制造工艺提出 了很高的要求。另外，不同等级的抽油杆除了材料不同外， 其工艺方法及工艺流程也有所不同。抽油杆制造的典型工 艺流程如图所示。
70年代初期，美国和加拿大使用的EL I型和EL II型超 高强度抽油杆，已超过60.96万米，失效一直很少。
2.2 特种抽油杆
二、玻璃钢抽油杆
与金属材料相比，玻璃钢制品具有重量轻、抗腐蚀、 疲劳性能好等独特优点，近十几年的开发研究，已成功 地用玻璃钢材料试制成抽油杆，现场使用证明，玻璃钢 杆有很大发展潜力。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
（4）锻造杆头 ① 将杆料的一端放入加热炉加热至锻造始锻温度。 ② 将被加热的杆头镦粗并锻造成形，监控终锻温度。 ③ 将杆料的另一端加热至锻造始锻温度。 ④ 将被加热的另一端杆头镦粗并锻造成形，监控终锻温度。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
（5）热处理 使整个抽油杆通过加热炉加热，整体正火、 正火+回火或调质处理，使其达到预期的机械性能。
2.2 特种抽油杆
3．玻璃钢抽油杆的类型 按杆身直径、最高工作温度和端部接头的级别划分。 例如： 7／8 —93℃-A
其中：7／8 —杆身直径； 93℃—最高工作温度； A— 端 部 接 头 强 度 级 别 ， A 级 为 620793MPa ， B 级 为 793965MPa。
2.2 特种抽油杆
（6）热校直 热处理后的抽油杆在热状态下进行拉伸校直， 或放置在冷却台上空冷到大约120℃滚动校直。
（7）装配 抽油杆一端的外螺纹按预紧力要求上好接箍。 （8）上护帽 ①抽油杆未上接箍一端外螺纹接头带上护帽，防碰伤螺纹。 ②接箍端上好护堵。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
抽油杆典型工艺路线从钢抽油杆发明时起，一直是工 业上通用的工艺路线。
4．性能特点 1) 重量轻
杆体密度为2.022.05×103kg/m3，加上金属接头 其单位长度的重量约为普通钢杆的1/3。因此采用玻璃 钢杆后，可减小抽油机的悬点载荷，降低峰值扭矩和功 率消耗。
2.2 特种抽油杆
2) 玻璃钢杆的弹性好 D 级 杆 的 弹 性 模 量 为 20.86×104MPa ， 而
2.1 抽油杆结构及制造工艺
普通抽油杆分为C级、D级和K级三个等级。 –C级抽油杆用于轻、中负荷的油井； –D级杆用于中、重负荷的油井； –K级杆用于轻、中负荷并有腐蚀性的油井。
2.1 抽油杆结构及制造工艺
二、接箍 接箍是抽油杆组合时的连接零件，按其结构特征可分为： 普通接箍、异径接箍和特种接箍。 1. 普通接箍 用于连接等直径的抽油杆。其中Ⅰ型带扳 手平面；Ⅱ型不带扳手平面，又称小井眼接箍。 2. 异径接箍 用于连接不同直径的抽油杆。同普通接箍 一样，异径接箍也分为Ⅰ型和Ⅱ型。 3.特种接箍 特种接箍主要有滚轮式接箍和滚珠式接箍 ，又称滚轮式扶正器和滚珠式扶正器，用于斜井或普通油井 中降低抽油杆柱与油管之间的摩擦力，减少对油管的磨损。
2.2 特种抽油杆
玻璃纤维通过梳理板后进入浸渍槽，浸渍了树脂的 玻璃纤维在高频加热炉中预热，然后在模具内成型，最 后由牵引机将固化的玻璃钢杆向外拉。
杆头粘接工艺：先在钢接头内孔表面涂一薄层脱膜 剂，并将杆体两端喷砂。预先估计好树脂粘接剂用量， 灌入接头内孔，将杆头插入钢接头内孔。树脂固化在杆 体上，从而完成了钢接头和杆体的粘接。
第2章 抽油杆
China University of Petroleum
第2章 抽油杆
抽油杆是抽油设备的重要部件，它将抽油机的运动和 能量传递给井下抽油泵。抽油杆的疲劳强度和使用寿命决 定和影响了整套抽油设备的最大下泵深度和排量。
在抽油过程中，抽油杆柱承受的是不对称循环载荷的 作用，其工作介质为原油、地层水和天然气。抽油杆主要 失效形式为疲劳断裂或腐蚀疲劳断裂。抽油杆的断脱事故 会严重影响原油的生产，增加修井作业费用，提高了原油 的成本。为了提高抽油杆工作的可靠性和使用寿命，国内 外在抽油杆的材料、制造、使用、管理及维护等方面开展 了大量的研究工作，取得了可喜的成果。
2.2 特种抽油杆
特种抽油杆的种类
–超高强度抽油杆 –玻璃钢抽油杆 –空心抽油杆 –电热抽油杆 –连续抽油杆 –柔性抽油杆 –不锈钢抽油杆 –非金属带状抽油杆 –铝合金抽油杆 –KD级抽油杆 –焊接抽油杆
2.2 特种抽油杆
一、超高强度抽油杆
主要型号： Oilwell公司生产的EL级超高强度抽油杆； Norris公司生产的97型超高强度抽油杆； LTV公司生产的HS型超高强度抽油杆。 特点： –疲劳强度与屈服强度均较高，分别比API C级杆高
2.1 抽油杆结构及制造工艺
主要用途如下：①使零件表面产生压应力，可提高它们 的疲劳强度及抗拉应力腐蚀的能力；②对扭曲的薄壁零 件进行校正；③代替一般的冷、热成型工艺，对大型薄 壁零件进行成型加工，不仅可避免零件表面有残余拉应 力，而且可获得对零件有利的压应力。
应注意的是：经喷丸或抛丸处理过的零件的使用温度不 能太高，否则压应力在高温下会自动消失，因而失去预 期的效果。它们的使用温度由零件的材质决定，对于一 般钢铁零件约为260—290℃。
抽油杆的杆体直径分别为13、16、19、22、25、29mm， 长度一般为8m或7.62m。为了调节抽油杆柱的长度，还有 长 度 各 为 0.41 、 0.61 、 0.91 、 1.22 、 1.83 、 2.44 、 3.05 、 3.66m的短抽油杆。