12
石油化工
抽油杆在工作时承受着交变载荷，在抽油杆内产生了由最小应力σｍｉｎ到最大应力σｍａｘ的不对称循环应力。如果抽油杆超许用应力运行，会增加其疲劳强度，导致杆断。如Ａ５２是某矿一口经常发生断杆的井，该井采用８３ｍｍ泵、５．５ｍ、６次生产，１９９８年９月换抽油杆，杆径２５ｍｍ，２００４年７月因第８９＃杆断施工、２００５年１月因第７５＃杆断施工、２００５年３月因第１７＃杆断施工，该井正常生产时Ｐｍａｘ 都在８０ＫＮ以上，交变负荷在５５ＫＮ左右，取２００４年１２月功图测试的Ｐｍａｘ＝８６．９ＫＮ， Ｐｍｉｎ＝２７．３７ＫＮ，计算其折算应力： σｍａｘ＝Ｐｍａｘ／ｆ＝８６．９＊１０００／４９０．８７＝１１７．０３Ｎ／ ｍｍ２；σａ＝Ｐｍａｘ－Ｐｍｉｎ／２ｆ＝（８６．９－
KU波可调电衰减器
２７．３７）＊１０００／２＊４９０．８７＝６０．６３Ｎ／ｍｍ２
σｃ＝max .σσa ＝63
.60*03.117＝１０３．６ Ｎ／ｍｍ２；σｃ＝１０３．６ Ｎ／ｍｍ２＞ ［σ－１］＝９０式中：σｍａｘ、σｍｉｎ －最大应力、最小应力；σａ－循环应力的应力幅值；σｃ－抽油杆的折算应力；［σ－１］－非对称循环疲劳极限应力，即许用应力，其数值为９０Ｎ／ｍｍ２
计算表明，其数值远大于抽油杆的许用应力，可见超许用应力运行是造成该井频繁杆断的主要原因。统计表明，其中有７０％左右的杆断井在正常生产过程中其折算应力超过抽油杆的许用应力，超许用应力生产是造成杆断的主要因素。统计某矿某年５月开井的４９４口抽油机井，其中有８６口井的抽油杆超许用应力生产，占统计井的１７．４％，增加了抽油杆的疲劳程度。抽油杆超许用应力运行是造成杆断的潜在诱因，要想降低杆断的机率，必须要降低抽油机井的最大载荷及交变载荷。
二、参数与抽油杆折算应力的关系
最大载荷发生在上冲程中，最小载荷发生在下冲程中，其值分别为： 激光打孔
i v u h u u l r P P F P I W W P −+++++=max ；v d h d d L P F P I W P −−−+='
min
式中：Ｐｍａｘ、Ｐｍｉｎ—悬点最大和最小载荷；Ｗｒ、Ｗｒ’—上、下冲程中作用在悬点上的抽油杆柱载荷；Ｗｌ—作用在柱塞上的液柱载荷；Ｉｕ、Ｉｄ—上、下冲程中作用在悬点上的惯性载荷；Ｐｈｕ、Ｐｈｄ—上、下冲程中井口回压造成的悬点载荷；Ｆｕ、Ｆｄ—上、下冲程中的最大摩擦载荷；Ｐｖ—振动载荷；Ｐｉ—上冲程中吸入压力作用在活塞上产生的载荷。
水性涂料分散剂在下泵深度及沉没度不很大、井口回压及冲数不甚高的稀油直井内，在计算最大和最小载荷时，通常可以忽略Ｐｖ、Ｆｕ、Ｆｄ 、Ｐｈｕ、Ｐｉ ｉ及液柱惯性载荷。此时可得：
1440
2max s n W W W P r l r +
电子标签生产设备
+=；
1440
2
'min s n
W L g q P r
r −=公式表明，当泵径、杆径、下泵深度一定时，影响载荷大小最直接的因素就是冲程和冲次，ＳＮ２值越大，Ｐｍａｘ越大、Ｐｍｉｎ越小，交变负荷越大，抽油杆的折算应力越大，导致杆断的几率也越大。
应用Ｐｍａｘ、Ｐｍｉｎ的计算公式，对常用机型及参数配置下杆的折算应力进行计算，其中小泵井（ф５７ｍｍ）杆径取ф２２ｍｍ，大泵井（ф８３、ф９５ｍｍ）杆径取ф２５ｍｍ，ф７０ ｍｍ泵分别取ф２２ｍｍ和ф２５ｍｍ杆径、泵深取每种泵径的平均值，含水取９２％，钢的相对密度取７．８５，经计算我们得到了不同泵径、不同参数下的杆的折算应力。在相同泵径情况下，参数越大，杆的折算应力越大，冲次对杆的折算应力的影响要大于冲程。ф５７ｍｍ泵、ф７０ｍｍ泵配ф２５ｍｍ杆的折算应力在常用的参数配置下都不超许用应力；ф７０ｍｍ泵配ф２２ｍｍ杆、在ＳＮ２超过１８０时，对于机型而言，在满冲程情况下采用中等冲次的时候抽油杆的折算应力超过抽油杆的许用应力；ф８３ｍｍ泵在ＳＮ２超过１９２时，对于机型而言，在满冲程情况下采用中等冲次的时候抽油杆的折算应力超过抽油杆的许用应力，ф９５ｍｍ的泵在满冲程的条件下，即使采用最小冲次，其杆的折算应力也要大于杆的许用应力。在相同理论排量下，ф７０ｍｍ泵带ф２５ｍｍ杆的折算应力最小，ф５７ｍｍ泵的折算应力与之相比虽然略大，但相差不多；而ф８３和ф９５ｍｍ泵的折算应力比ф７０ｍｍ泵要大得多，而且泵径越大，相差的幅度也越大；ф７０ｍｍ泵带ф２２ｍｍ杆折算应力较大，与ф８３ｍｍ相近。对于供采协调的井，在条件许可时，应当选用小泵径、大参数（尤其是长冲程）；对于ф７０ｍｍ泵，尽量选用ф２５ｍｍ杆。
三、理论计算折算应力与现场实际应力之间的关系
遥控干扰器１．计算理论上抽油杆的折算应力和实际上抽油杆的折算应力。统计４９４口井，实际折算应力比理论折算应力小７．０６ Ｎ／
ｍｍ２，误差率为９．０６％，其中抽喷和漏失井的实际折算应力比理论折算应力小得多，误差率分别达到６５．２２％和４５．９８％。分析表明，抽喷井由于供液能力充足，沉没压力较高，且沉没压力只发生在上冲程，它减小了悬点的载荷（Ｐｍａｘ）；断脱和漏失井由于其泵况异常，产量下降，抽油杆的负荷也下降，因此杆的实际折算应力也偏低。而供液不足和气体影响井的实际折算应力要比理论值高，误差率达到２１．２８％。正常功图井的实际折算应力比理论折算应力小４．２７ Ｎ／ｍｍ２，误差率为５．４７％，说明对于供采关系相对协调的井，理论计算出的数据具有一定的借鉴作用。
２．油井的供液能力对抽油杆的实际折算应力有很大影响。沉没度在１００－５００ｍ之间，实际折算应力与理论折算应力之间的差异较小，符合率较高，说明在此区间的井由于供采关系较协调，机杆泵的配合发挥了最大的作用。
四、合理参数的确定
给出了不同泵径的抽油机井不同泵深、不同杆径下抽油杆不超许用应力时的最大ＳＮ２值。适用于功图正常、沉没度在１００－５００ｍ区间的井。泵深在６００－１１００ｍ之间（每隔２０ｍ取一个点），不同泵型和不同杆径下抽油杆不超许用应力时的最大ＳＮ２值。ＳＮ２值确定后，可根据不同机型，先考虑选用最大冲程，然后再确定冲次。如：机型１４－６－８９、泵径８３ｍｍ、杆径２５ｍｍ，平均下泵深度８８７ｍ选取ＳＮ２值最大为９８．０８，确定冲程应为最大值６ｍ，再确定冲次最大不超过４ｎ／ｍｉｎ。
五、结论及认识１．供液能力较差的井抽油杆实际折算应力高于理论折算应力，对抽油杆的危害较大，因此要尽量减少该区域的井。
２．分析了在相同泵径和理论排量情况下，随着参数和泵径越大，杆的折算应力越大。对于供采协调的井，采用小泵径、长冲程）；抽油杆理论折算应力与现场实际折算应力之间的差异较小，符合率较高。对于ф７０ｍｍ泵，尽量选用ф２５ｍｍ杆。合理沉没度的范围应确定在１００－５００ｍ之间。选择抽油机参数，应按分泵径、不同下泵深度下最大ｓｎ２值，ｓｎ２值确定后，优先考虑选用最大冲程，然后再确定冲次。参考文献：
[1]张琪.采油工艺原理[M].北京：石油工业出版社，1981，56～631.
抽油机井合理参数的确定
常宝奎 大庆油田有限责任公司第一采油厂
方形磁铁【摘 要】分析了抽油杆应力使用状况，得出了超许用应力是造成杆断的主要原因。阐述了参数与抽油杆折算应力的关系，在相同泵径情况下，参数越大，杆的折算应力越大，冲次对杆的折算应力的影响大于冲程；校对了计算折算应力与实际应力之间的关系，对于供采关系协调的井，抽油杆理论应力与实际折算应力之间的差异较小，符合率较高。分泵径算出了不同泵深、不同杆径下抽油杆不超许用应力时的最大SN2值，对于抽油机井合理参数的确定提供依据。
【关键词】抽油杆；折算应力；许用应力；合理参数
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议