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有杆泵同井注采系统光杆力学分析及方卡子优化研究

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有杆泵同井注采系统光杆力学分析及方卡子优化研究

作者：李葳东北石油大学

学位级别：硕士

现阶段,我国大部分油田已经进入高含水阶段,采出液含水率逐年上升。截至2016年底,中石油国内油田含水率超过95%的油井约44119口,这种现象一方面使得采油产生的收益不断减少,很多油井因不再具备经济价值而被迫停产,另一方面由于含水率不... 详细信息

现阶段,我国大部分油田已经进入高含水阶段,采出液含水率逐年上升。截至2016年底,中石油国内油田含水率超过95%的油井约44119口,这种现象一方面使得采油产生的收益不断减少,很多油井因不再具备经济价值而被迫停产,另一方面由于含水率不断升高,污水处理量加大,运行费用高,并严重威胁着环境安全。采用有杆泵同井注采技术可以有效解决上述问题,但由于同井注采井的特殊结构,导致同井注采井相比于常规井外载荷加大,交变载荷增加,抽油机光杆断裂现象频繁发生,作业费用增加。因此,开展光杆力学分析和方卡子优化研究十分必要。首先,在分析有杆泵同井注采系统组成结构及工作原理的基础上,建立悬绳器倾斜、驴头井口不对中、以及两因素双重作用的光杆力学分析模型,为建立三维数值仿真模型奠定基础;其次,综合考虑悬点载荷、弯曲载荷、应力集中三个因素对光杆疲劳破坏的影响,模拟光杆弯曲特性,分析螺栓力矩、悬绳器倾斜角度、抽油机冲程等因素对光杆疲劳破坏以及连接强度的影响,并采用Plackett-Burman试验设计筛选出影响光杆疲劳断裂的显著因子,确定出响应曲面设计需要优化的参数;最后利用响应曲面分析法,选取各参数的合理变化范围,对方卡子进行优化,确定最优结构参数组合。研究结果表明:在同井注采工况下,摩擦式方卡子螺栓力矩适用范围为200N·m～350N·m,钳牙式方卡子螺栓力矩适用范围为100N·m～160N·m;悬绳器倾斜时摩擦式方卡子作用下光杆疲劳断裂界限值为2.5°,钳牙式方卡子作用下光杆疲劳断裂界限值为1°;当悬绳器倾斜设定为倾斜界限值2.5°时,光杆不对中度疲劳断裂界限值为50mm;冲程和材料泊松比的增加有利于延长光杆使用寿命。方卡子结构参数最优组合方案为:方卡子厚度80mm,方卡子边缘倒角1.2mm,方卡子孔曲率35.318m。优化后光杆复合应力值最大值为186.61MPa,降低为原来的59.1%,并且应力梯度分布更均匀,减少了方卡子应力集中的影响,能够有效延长光杆寿命。

关键词：同井注采系统光杆方卡子响应曲面法疲劳断裂

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抽油机光杆防脱防护方卡子

油气田地面工程 2013年第11期32卷 145-145页

作者：王会祥刘晓明谢仕洪大庆油田采油五厂

抽油机光杆防脱防护方卡子由左方卡体、右方卡体、方头螺栓、弹簧垫、六角螺母、内六方螺栓、左可换式菱形网状牙卡及右可换式菱形网状牙卡组成。工作时上紧螺栓,使左方卡体、右方卡体包紧牙卡,这样才可使圆弧菱形网状牙卡夹牢在光杆上... 详细信息

抽油机光杆防脱防护方卡子由左方卡体、右方卡体、方头螺栓、弹簧垫、六角螺母、内六方螺栓、左可换式菱形网状牙卡及右可换式菱形网状牙卡组成。工作时上紧螺栓,使左方卡体、右方卡体包紧牙卡,这样才可使圆弧菱形网状牙卡夹牢在光杆上,起到防脱、防护的作用。该方卡子的应用提高了抽油机光杆的安全系数,减少了伤人事故。目前,抽油机光杆防脱防护方卡子已获得实用新型专利,专利号:ZL 2012 2 0477039.9。

关键词：抽油机光杆方卡子防脱防护

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抽油机新式方卡子的研制与应用

中国石油和化工标准与质量 2014年第9期34卷 126-126页

作者：于金辉大庆市第二采油厂第五作业区黑龙江大庆163000

老式方卡子在使用的过程中其结构单一、无扭矩释放装置、无有效防脱措施。且经常因其安装过程中的操作不便造成高空落物伤人、滑跌伤人等安全生产事故。同时投产过程中因方卡子易脱扣造成卡瓦牙块损坏光杆、碰泵抽吸等重大生产事故。本... 详细信息

老式方卡子在使用的过程中其结构单一、无扭矩释放装置、无有效防脱措施。且经常因其安装过程中的操作不便造成高空落物伤人、滑跌伤人等安全生产事故。同时投产过程中因方卡子易脱扣造成卡瓦牙块损坏光杆、碰泵抽吸等重大生产事故。本文阐述了老式方卡子在使用过程中存在的问题及隐患,并根据实际情况研制了新式方卡子,有效根除老式方卡子的弊端,保证施工安全,提高工作实效。

关键词：方卡子脱落高空落物碰泵抽吸

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有杆泵同井注采系统光杆力学特性研究

石油机械 2020年第11期48卷 65-70页

作者：姜民政张德实李葳刘伟董康兴韩丽梅东北石油大学机械科学与工程学院大庆油田有限责任公司大庆油田有限责任公司第八采油厂

为了研究同井注采系统抽油机方卡子对光杆疲劳强度的影响机制,基于Von Mises准则及接触非线性理论,利用Workbench建立了悬绳器-方卡子-光杆整体三维有限元模型,分析了悬点载荷与方卡子预紧力复合作用下光杆应力分布状态,以及方卡子预紧... 详细信息

为了研究同井注采系统抽油机方卡子对光杆疲劳强度的影响机制,基于Von Mises准则及接触非线性理论,利用Workbench建立了悬绳器-方卡子-光杆整体三维有限元模型,分析了悬点载荷与方卡子预紧力复合作用下光杆应力分布状态,以及方卡子预紧力及安装误差对光杆应力的影响规律,同时利用古德曼图对其疲劳强度进行了分析。研究结果表明:在复合作用下,光杆应力最大值出现在方卡子与光杆接触位置的底部,且最大值变化趋势与悬点载荷变化趋势一致;方卡子螺栓的预紧力矩适用范围为200~350 N·m;悬绳器倾斜角度越大,光杆不对中度越大,光杆最大应力值越大;悬绳器倾斜极限角度为2.5°,悬绳器倾斜角度设置为极限角度时光杆不对中度疲劳断裂界限值为50 mm。研究成果可为同井注采系统抽油机现场安装施工提供参考。

关键词：同井注采系统方卡子光杆悬绳器疲劳强度

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螺杆泵盘根盒故障分析及改进措施

内蒙古石油化工 2013年第19期39卷 53-57页

作者：钟全玉钟安宁宋营胜利油田鲁胜石油开发有限责任公司山东东营257077 大庆油田勘探开发研究院黑龙江大庆163712

盘根盒是螺杆泵地面驱动装置的主要组成部分,结合生产现场实践及试验分析等方法,发现引起盘根盒故障的有方卡子偏斜、螺杆泵结构不合理、光杆性能降低、维护操作不当等原因,其中方卡子偏斜、螺杆泵结构不合理是主要的原因。应用螺杆泵... 详细信息

盘根盒是螺杆泵地面驱动装置的主要组成部分,结合生产现场实践及试验分析等方法,发现引起盘根盒故障的有方卡子偏斜、螺杆泵结构不合理、光杆性能降低、维护操作不当等原因,其中方卡子偏斜、螺杆泵结构不合理是主要的原因。应用螺杆泵相关知识并结合生产实践,总结归纳出降低盘根盒故障的改进措施,在生产中取得了较好的经济效益。

关键词：螺杆泵盘根盒故障方卡子螺杆泵结构

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光杆防断脱不停井技术

内蒙古石油化工 2003年第S1期29卷 33-34页

作者：刘景栋杨小红中原油田采油五厂

在油田机采管理中 ,光杆断脱给油田的正常生产带来巨大的危害 ,使吨油成本居高不下 ,严重影响油井正常生产 ,使原油产量下降。为此我们进行了防止光杆断脱及光杆断脱后不停井的技术研究 ,使油田机采管理水平进一步得到提高 ,促进了降本... 详细信息

在油田机采管理中 ,光杆断脱给油田的正常生产带来巨大的危害 ,使吨油成本居高不下 ,严重影响油井正常生产 ,使原油产量下降。为此我们进行了防止光杆断脱及光杆断脱后不停井的技术研究 ,使油田机采管理水平进一步得到提高 ,促进了降本增效工作 ,提高了油田的经济效益。

关键词：机采管理光杆断脱悬绳器方卡子备卡二级悬挂开井时率效益