[00143607]抽油机井抽油杆运动过程中合理力学行为研究

本项目是黑龙江省自然科学基金资助项目，属采油工程领域，应用基础类研究。　　根据抽油杆柱的结构特点及工作状态，以有限变形理论、接触理论和动力学理论为基础，推导了超细长抽油杆在运动条件下的平衡方程、物理方程和几何方程，并采用了Euler压杆理论研究了理想抽油杆的屈曲状态并作为初始几何缺陷施加在抽油杆柱上，以实现初始缺陷对几何形态的影响；以理论计算和室内试验的方法相结合确定了抽油杆柱在油管内运动时的各种摩擦阻力，并作为边界条件施加在抽油杆体中，运用数值分析方法将抽油杆柱的几何非线性、接触非线性及动力学问题有机的耦合，描述了超细长抽油杆在有限空间中的屈曲状态，将上述方法对现场的实际偏磨井进行了模拟计算，预测的偏磨位置点与实测误差率在10%以内，证明了方法的正确性和合理性。根据上述方法可分析抽汲参数对超细长抽油杆屈曲状态的影响程度，以确定合理的抽汲参数和扶正器安装位置，达到延长检泵周期，增加原油产量，提高油田开发综合经济效益的目的。　　主要有以下创新点：　　①考虑抽油杆柱在有限空间中的有限变形、接触以及动力学等多重耦合问题，研究抽油杆的力学行为，再现抽油杆在运动过程中的变形状态，形成一套超细长弹性杆在有限空间内力学行为的分析和计算方法。　　②定量描述抽油杆与油管的接触状态，合理确定抽油机井的抽汲参数和抽油杆扶正器安装位置，延长检泵周期，降低能量消耗。　　此课题将力学理论与采油工程专业知识有机的结合起来，从理论上研究了抽油杆柱的变形机理，给出了抽油杆变形的主要影响因素，提出了合理的力学行为，避免了施加各种防偏磨的盲目性，减小了扶正器的数量，优化了抽吸参数，降低了抽油杆偏磨的程度，延长了检泵周期，减少了作业井数，延长了油井的生产时效，降低了作业成本及采油成本，与此同时增加了原油产量。此研究成果自2008年初在我油田进行了应用推广，应用状况良好，到目前为止，年经济效益达千万元以上。因此该研究成果具有良好的应用前景。