抽油机井杆管磨蚀机理及试验研究

摘要

随着油井中、高含水期开采阶段的到来，抽油机井井下杆管偏磨严重地影响了油井正常生产，加速了井下设备的破坏，增大了检泵工作量以及提高了油田的生产成本。因此，有必要对杆管偏磨的成因和力学机理进行研究，为防治杆管偏磨提供理论依据。同时，这对于丰富和发展管杆偏磨理论具有重要的理论创新意义；对于延长偏磨井平均免修期，降低油井维护工作量和油田降本增效都具有重要的实际意义。本文主要从四个方面研究了管杆的偏磨腐蚀问题： 第一方面主要研究了抽油井管杆偏磨的影响因素。通过定性分析，找到了影响管杆偏磨的各种因素；通过建立故障树模型进行定量分析得出，影响管杆偏磨失效的因素除使用不当和人为损伤以外，材质种类和热处理缺陷是导致管杆偏磨失效的主要原因，抽油井型和杆柱弯曲也是影响管杆偏磨失效的重要因素。 第二方面主要从管杆偏磨的力学机理进行研究，通过建立管杆屈曲理论模型，综合考虑了粘滞摩阻、库仑摩阻、管柱自重、内外压等影响因素，计算出了油管柱和抽油杆柱在垂直井和斜直井中的正弦和螺旋屈曲临界载荷。 第三方面主要从管杆材料腐蚀方面来研究，通过选取抽油井常用的几种管杆材料在不同预应力、温度和不同腐蚀介质条件下进行试验，然后比较得到了以下结论：腐蚀速率随着温度的升高而升高；在不同的介质中，试样的腐蚀速率随着应力的增大而增大。 第四方面主要是管杆磨蚀试验机的研制和管杆材料磨蚀实验研究。根据调研资料，设计了一套管杆磨蚀试验装置，利用该试验装置优选管杆耐磨副，得到涂料油管与非调质钢接箍配合时最耐磨；然后在此基础上找到了耐磨副在不同侧向载荷、温度等条件下的磨蚀规律，认为管杆磨蚀率随径向载荷的增加而增大，随温度的升高先增大后减小。

目录

摘要

创新点摘要

第1章引言

第2章管杆偏磨国内外研究现状

第3章管秆偏磨失效分析

第4章斜直井中管秆柱的屈曲研究

第5章管秆材料腐蚀实验研究

第6章管杆磨蚀机理及实验研究

第7章结论

参考文献

附录

致谢

宋开利个人简历及攻读学位期间所发表的学术论文及成果