定向井抽油桿柱橫向振動仿真模型及扶正器布點優化

作者：董世民,王宏博

摘要：將定向井抽油桿柱在井筒內橫向振動的力學模型簡化為具有初彎曲的縱橫彎曲梁在井筒約束條件下的橫向振動模型。在模型中考慮了交變軸向載荷對抽油桿柱橫向振動的激勵,并提出了彎曲井筒是軸向運動抽油桿柱橫向振動的一項主要激勵。綜合考慮彎曲井筒對軸向往復運動抽油桿柱橫向振動的激勵以及交變軸向載荷對抽油桿柱橫向振動的激勵,應用彈性碰撞理論描述井筒對抽油桿柱橫向振動的約束,并基于彈性體振動理論建立了具有初彎曲的抽油桿柱在井筒約束條件下橫向振動仿真的數學模型。基于定向井抽油桿柱橫向振動仿真模型,建立了扶正器布點優化的數學模型。采用龍格庫塔法實現了定向井抽油桿柱橫向振動的仿真計算;通過循環迭代方法實現了扶正器的布點優化。研究結果表明:(1)仿真結果與油田實際情況相符,驗證了模型的適用性;(2)桿管偏磨的危險點為井眼的造斜段與桿柱受壓段。井眼造斜段桿管接觸力較大,桿柱受壓段桿管碰撞劇烈;(3)優化扶正器配置后,桿體、接箍不與油管接觸,扶正器的最大桿管接觸力均在許用接觸應力以內,保證了抽油桿柱的工作壽命。

發文機構：燕山大學機械工程學院

關鍵詞：抽油桿柱橫向振動碰撞仿真模型桿管接觸力扶正器布點優化sucker rod stringlateral vibrationcollisionsimulation modelrod-tube contact forcepoint arrangement optimization of centralizer

分類號： TE933[石油與天然氣工程—石油機械設備]