《抽油杆万向导向器研究及应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《抽油杆万向导向器研究及应用.doc（3页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、刘占广唐广蠢马庆桂月嘲(中油辽河油田分公司)蔓：本文介绍一种新的专利产品一抽油杆万向导向嚣及其研制该装置结构伺单设计新颖独 特。性能先进可靠，井具鲁多种复音功能(调偏、导向、转弯、防脱、抗扭及碱磨等)通过对抽油杆 万向导向器的研究开发与应用，使抽油杆活动镀接解决大斜度井、定向井抽油杆偏磨与导向问最，减 少抽油杆断脱卡弯的事故，减少对抽油杆接箍的损坏及对油管的刮磨破坏作用，提高杆管的使用寿龠， 同时减少摩阻，降低悬点负荷，起到了节能降耗作用关同抽油杆万向导向器一述 有杆泵抽油是当前国内外应用最广泛的机械采油技术，据统计，在世界上有杆泵抽油井占机械采油井数的9096左右。我国原油生产的75以上都是
2、有杆泵抽油系统完成的。 在有杆抽油系统中，抽油杆是相当重要的构件，由于工作条件十分恶劣它不仅受交变 载荷的作用，同时也受较大的摩阻作用，常常受到冲击、偏磨、弯曲等损害，特别是在斜井中，抽油杆柱除受拉伸、扭转载荷作用外，还要受到弯曲载荷(即弯矩)的作用， 容易产生疲劳断裂等事故使油井停产，抽油杆产生断、脱、卡、弯等事故的井次约占总事故井数的70一80，因而研究抽油杆万向导向技术建立杆柱最佳工作状态，克服不利困素是十分必要的。 抽油杆防脱器是抽油杆常用的井下工具之一。常规的抽油杆防脱器在应用中虽然可以达到防脱效果，但其性能单一只能径向旋转而不能轴向转弯，因而抽油井生产过程中特别是在斜井、定向井管柱
3、存在弯曲的情况下，不能实现弯曲、调偏、导向作用， 即不能保证运行的杆柱适应管内曲线的变化而保持良好的工作状态及受力状态，即使 是直井，在油井供液不足的情况下，亦经常发生液击现象，会对抽油杆产生弯曲破坏作 用抽油杆防脱器由于结构上的局限不具备缓解和减轻抽油杆柱受弯曲破坏作用的功 能。研究抽油杆万向导向器的目的在于，提供一种保证抽油杆在工作中能够实现径向任 意旋转及轴向任意转弯，并具备复合功能，既起到防脱作用又能做到轴向弯曲，实现调 偏、导向、避免偏磨。根据井况，建立所需要的活动铰点，随机地在弯曲度较大及拐点处任意弯曲，减少摩阻，也降低悬点负荷，节约电机功率。由于抽油杆万向导向器的复 合功能，保证
4、抽油杆柱上下运行时顺畅自如在油管中处于最佳工作状态从而达到减 少磨损及拉伤，降低抽油杆及油管的损害，延长油井生产周期，提高油管及抽油杆的使 用寿命。 二珀构叠工作髓1、结构该装置由上接头、导向球体、球盖、止退销钉和下接头组成。2、工作曩理抽油机井中运动的抽油杆连接该工具后，使杆柱形成铰链连接。该装置的上下体之 间可以相对旋转，旋转幅度为圆周任意角度及无限的圈数：同时上下体还能轴向弯曲， 能沿轴线方向活动偏转倾斜成一定的角度；并能实现旋转及转弯的复合动作。使抽油杆220垂；藕1W具有多变的活动支点，在起下作业及抽油运行过程中，根据井况的不同随机地建立最 佳工作状态，缓解冲击，消除各种弯扭矩实现调
5、偏、导向、转弯、防脱及避免偏磨。三工艺用 (1)应用于斜井中建立杆管最佳工作状态，减少偏磨，降低悬负荷，节约电机耗电，也利于提高杆管的使用寿命。在斜井中抽油杆与油管之间的摩擦主要集中在接箍上，上冲程时，载荷晟大，加剧 了接箍和油管之问的磨损，往往在抽油杆上加装扶正器这就使抽油机载荷增加20以上， 而应用抽油杆万向导向器，建立活动支点，使杆柱具有柔性作用，可使杆柱与油管壁之 间的摩擦与磨损减轻，回此总的耗能大大减少。(2)应用于抽油机井中，消除抽油杆柱上下往复运动产生的倒扣扭矩起到防脱作用。抽油机正常工作时井下抽油杆柱上存在一个即不受拉也不受压的位置称该位置 为中和点抽油杆柱上行时，中和点位置偏
6、低；抽油杆柱下行时，中和点位置偏高，因 此在抽油杆柱上存在一个中和段。处于中和段的抽油杆柱所受内力方向随杆柱的上下往 复运动而交瞢改变，连接螺纹的接触面也交替改变，导致抽油杆与接箍在摩擦力较小的 一端螺纹面向松扣方向滑动，产生一个倒扣力矩。同时，抽油杆柱在下行过程中纵向 螺纹弯曲也可能产生一个倒扣力矩。当这两个倒扣力矩大于抽油杆连接螺纹预紧力矩时， 连接螺纹松动，开始脱扣。抽油杆脱扣问题在油井中普遍存在。有些油井因抽油杆脱扣 而频繁作业既影响原油生产，又消耗大量人力、物力、财力。据现场技术人员反应， 由于目前的防脱扣装置强度选不到使用要求而很少采用，但现场确实需要一种结构简单、 安全可靠的防脱
7、装置，而抽油杆万向导向器采用优良设计，优化结构，除了具备其它功 能外也是一种比较理想的防脱装置(3)应用于抽油机井中防止液击现象造成的井下事故 在有杆泵采涮过程中，如果油井供液能力小于深井泵的排量就会造成泵抽空和液击。液击在抽油杆上产生附加的应力是造成井下事故的主要原因之一。上冲程时，井液不能充满泵筒。在游动阀下面流有气穴，这样，转为下冲程时游动阀不能立即打开。而 在打开的瞬间，油管中的渡柱重量，从抽油杆柱转移到油管上，这个瞬时的负荷转移发 生时；柱塞已经以相当大的速度在运动，并且由于突然而激烈的负荷降低使抽油杆柱 实际上受到压缩并弯曲，这种弯曲造成抽油杆外部纤维断裂，形成微小的横向裂纹。重
8、复的弯曲就会发生疲劳折断。在柱塞接触液面时这种瞬时的负荷转移叫做“液击”，传到 地面的冲击声就象在井底敲泵一样，液击不仅破坏抽油杆，也使油管经受突然拉伸或膨 胀，引起接头松动与漏夫。液击还会在抽油机的曲柄销、轴承和齿轮上附加一个负扭矩 或齿隙游移导致设备的过早损坏。防止液击最直接的办法是减慢泵速缩短仲程或改用小泵来降低捧量。但是因为在 特定的装置上规定的规格较少，可调的范围有限，这些办法往往又不切合实际，因为 由人为的调节范围和规格选择不是无限可变的，也就没有可能精确地使流入井内的流量 与抽油泵的捧量匹配。如果最大的流入量大于调定的泵捧量，则产量受损失，收益减少； 反之，如果油井生产能力小于调
9、定的泵排量，那就不能排除液击现象和由此引起的设备 应力过大。为此应用抽油杆万向导向器可以缓解弯矩及冲击力减少对抽油杆自身损害， 也减少对地面设备的破坏井随时发挥其作用，不用人为地去控制。四圭量控术t表1抽油杆万向导向器主要技术参数I型号长度 最大外径 球体轴径 极限拉力 最大工作 旋转角(m皿)(m) (m)(州)负荷(纠)(度)I中l2584520 2L2012l中22-250 22 280 L20 12I中25_28855 25 280 L50 12五设计依曩豆精构特点该抽油杆万向导向器的设计指导思想：结合油井抽油杆各工况特点，寻求最佳解决 方案，力求在结构上简单合理性能上先进可靠，从而达
10、到有效消除各种状态下产生的 轴向弯曲应力、径向扭转应力及缓解交变载荷的冲击，该装置采用球体结构，零件少 强度高通过拉伸试验证明：自够适应井下各种复杂条件。六童冉抗拉曩毫安t为了证明该装置的使用性能。对产品进行了室内抗拉强度实验，在钻采院中心试验 室进行了专问的技术检验加载范围：从50肼逐渐增大，最后到280酬被拉断，断裂点为上接头丝扣处，检查抽油杆万向导向器各部位：如球体、球盖、球体轴颈、上下抽油杆扣均完好无损没有任何变形，并旋转动作灵活。实验证明抽油杆万向导向器具有足 够的抗拉强度。 七培论抽油杆万向导向器的研究，经历了方案论证，图纸设计，产品加工制造和室内抗拉 强度试验等各个环节并已申报国家专利，样机的各项性能指标均达到了设计要求，该 项技术达到了国内领先水平现已进行了现场应用，它将会为油田的生产起到积极的作 用。一甄了勰一
