柔性抽油杆的力学分析.pdfVIP

柔性抽油杆的力学分析’ 李海滨，关立文，冯刚，刘伟，黄洪钟 (丈连理7-大学机城工程学院，辽宁大连116023) 捕蔓：抽油杆是采油乐统的关健部件之一，所以，时抽油杆的研究，无论是从理论上还是聃提高盘业拄 济靛苴来说都具有翠远的毒义．本文在酊要地论述了抽油杆的发展历史．现收夏秉性连壤抽油杆的各种羹型 ●々基础上．对有执正暑的连牍抽油杆进行了力学分析．模糊设计方法是近年来*起的—神工程方法。井在工 租界得到了广泛的应用．奉文曩后介绍了两龚模糊随机有限元方法及其在秉性抽油杆力学分析中的应用．井 提出了一种受多变量影响的模翱随机有限元方法中模糊敖隶属函敷的确定方法． 关鼍调：抽油杆；力学分析；模糊有限元：隶^度 了抽油杆的起下速度。连续抽油杆主要有：钢带抽油 1 前言 杆．半刚性金属连续抽油杆，钢丝绳抽油杆．复合材 抽油杆是有杆采油设备中重要的部件，在百年的 料带抽油杆等．连续抽油杆与常规抽油杆比较具有以 抽油杆发展史中．最原始的抽油杆是藤条做的．第一 下特点： (1)由于抽油杆只有两个接箍，基本上避免了活塞 个金属抽油杆专利(u．S．528168)是美国俄亥饿州的 效应．大大减少了抽油杆的脱断事故． SamuelnMJones于1894年lO月获得的．近20年来， 国内外在抽油杆的制造方面采用了许多新材料、新设 (2)由于连续抽油杆的结构特点可以大大减少在 备、新技术、新工艺．如采用多元素台金钢、玻璃钢： 高粘度井中抽油时的摩擦力． 采用中频感应进热设备加热及自动化平锻机进行锻 (3)由于连续抽油杆弹性好、强度大．可以提高冲 造．接箍自动生产线以及先进的锻模设计技术和喷丸 程和冲次，进而提高产量． 强化工艺等等．然而，尽管当前己研制出高强度和超 (4)由于连续柔性抽油杆的抗弯刚度较小，在斜井 高强度的抽油杆．且不断完善其处理工艺．使抽油杆 中作业时可以减小抽油杆与油管之间的摩擦力． 的使用寿命有了较大的提高，但是由于传统抽油杆的 (5)由于连续抽油杆在单位承戴能力下的重量要 结构特点使其存在以下缺点： 比常规钢杆的重量轻，所以它可以减小最大载荷． (1)抽油杆在交变载荷下接箍处容易脱扣．以至断 (6)由于连续柔性抽油杆较软，不能承受压力。所 裂和扦柱的弯曲疲劳折断．这种失效约占抽油杆柱的 以在井下需要有一加重杆。 50％以上． 2有扶正器柔性抽油杆传统力学分析 f∞由于接箍的多级活塞效应．当抽油杆在油液中 运动时将产生较大的摩擦阻力． 抽油杆工作示意圈如图l所示。 (3)由于常规抽油杆的起、下作业是间断进行的． 几点假设； 使用时间较长． (1)假定井眼轨迹为平面悬链线． (4)在斜井中抽油杆与油管之间的摩擦力主要集 (2)扶正器与抽油钢丝绳作悬臂联接． 中在接箍上．上下冲程时，载荷最大，加剧了接箍与 (3)钢丝绳有周定弹性模量占和惯性矩^ 油管之间的摩损，往往在抽油杆上加扶正器．但这样 (4)油液对柔性杆的阻尼系数为k． 会加重机械载荷20％咀上． (5)扶正器与油管的摩擦系数为^ 目前世界上主要生产抽油杆的国家在抽