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有杆抽油系统——第2章 抽油杆.ppt

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有杆抽油系统——第2章 抽油杆.ppt
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第2章 抽油杆,有杆抽油系统,China University of Petroleum,第2章 抽油杆,抽油杆是抽油设备的重要部件,它将抽油机的运动和能量传递给井下抽油泵。抽油杆的疲劳强度和使用寿命决定和影响了整套抽油设备的最大下泵深度和排量。在抽油过程中,抽油杆柱承受的是不对称循环载荷的作用,其工作介质为原油、地层水和天然气。抽油杆主要失效形式为疲劳断裂或腐蚀疲劳断裂。抽油杆的断脱事故会严重影响原油的生产,增加修井作业费用,提高了原油的成本。为了提高抽油杆工作的可靠性和使用寿命,国内外在抽油杆的材料、制造、使用、管理及维护等方面开展了大量的研究工作,取得了可喜的成果。,第2章 抽油杆,2.1 抽油杆结构及制造工艺 2.2 特种抽油杆 2.3 抽油杆失效分析 2.4 抽油杆柱附属器具,2.1 抽油杆结构及制造工艺,一、抽油杆结构多根抽油杆通过接箍连成抽油杆柱,上面通过光杆与抽油机相连,下接抽油泵的柱塞,其作用是将地面抽油机的悬点的往复运动传递给井下抽油泵,从而带动泵作抽汲运动。普通抽油杆的杆体为实心圆形断面的钢杆,两端为镦粗的杆头。,普通抽油杆的结构示意图,2.1 抽油杆结构及制造工艺,2.1 抽油杆结构及制造工艺,外螺纹接头用来与接箍相连接,卸荷槽用来减轻由于螺纹和截面变化引起的应力集中,提高抽油杆的疲劳强度。推承面台肩在接箍与抽油杆连接时,使得接箍端面与推承面台肩的端面间产生足够大的应力,从而有效防止抽油杆在使用过程中脱扣及井液对螺纹的腐蚀。扳手方颈用来装卸抽油杆时卡抽油杆钳用。凸缘是作业时用来抽油杆的吊装。圆弧过渡区是避免构件截面和刚度的急剧变化,减小应力集中。,1-外螺纹接头;2-卸荷槽;3-推承面台肩;4-扳手方径;5-凸缘;6-圆弧过渡区,2.1 抽油杆结构及制造工艺,抽油杆的杆体直径分别为13、16、19、22、25、29mm,长度一般为8m或7.62m。为了调节抽油杆柱的长度,还有长度各为0.41、0.61、0.91、1.22、1.83、2.44、3.05、3.66m的短抽油杆。,抽油杆结构尺寸,2.1 抽油杆结构及制造工艺,抽油杆的主要尺寸 (mm),2.1 抽油杆结构及制造工艺,普通抽油杆分为C级、D级和K级三个等级。 C级抽油杆用于轻、中负荷的油井; D级杆用于中、重负荷的油井; K级杆用于轻、中负荷并有腐蚀性的油井。,2.1 抽油杆结构及制造工艺,接箍是抽油杆组合时的连接零件,按其结构特征可分为:普通接箍、异径接箍和特种接箍。1. 普通接箍 用于连接等直径的抽油杆。其中Ⅰ型带扳手平面;Ⅱ型不带扳手平面,又称小井眼接箍。2. 异径接箍 用于连接不同直径的抽油杆。同普通接箍一样,异径接箍也分为Ⅰ型和Ⅱ型。 3.特种接箍 特种接箍主要有滚轮式接箍和滚珠式接箍,又称滚轮式扶正器和滚珠式扶正器,用于斜井或普通油井中降低抽油杆柱与油管之间的摩擦力,减少对油管的磨损。,二、接箍,2.1 抽油杆结构及制造工艺,2.1 抽油杆结构及制造工艺,4.接箍的材料及性能要求: 一般都选用中碳结构钢,国内大都选用45钢。 满足强度要求和连接要求。 具有一定的耐磨性。对于特种接箍还应具有扶正与减磨作用。,2.1 抽油杆结构及制造工艺,三、抽油杆制造工艺,抽油杆工作时承受变动载荷,并处在不同的腐蚀介质中,工作条件恶劣。因次,要求抽油杆柱要有足够的疲劳强度和抗腐蚀能力,同时,还要求有足够的螺纹连接强度。抽油杆制造工艺是保证抽油杆成品质量的关键环节。抽油杆的结构特点:1.细长杆抽油杆是一种长径比很大的细长杆,刚度低、柔性大,易弯曲,制造过程中易变形。,2.1 抽油杆结构及制造工艺,2.变截面为了保证抽油杆柱的连接强度及抽油杆螺纹和卸荷槽部位的强度,要求抽油杆端部的截面积要比杆体截面积大很多,即推承面台肩外圆处的截面积与杆体截面积的比值为4左右。3.端部形状复杂、要求特殊为了便于作业时抽油杆的连接、悬紧、吊装,抽油杆端部要求带有外螺纹接头、扳手方径和凸缘。因次抽油杆端部是一个变截面的阶梯回转体、正方体与圆弧回转体相互衔接的复杂形状。,2.1 抽油杆结构及制造工艺,,抽油杆的工作环境及其结构对抽油杆的制造工艺提出了很高的要求。另外,不同等级的抽油杆除了材料不同外,其工艺方法及工艺流程也有所不同。抽油杆制造的典型工艺流程如图所示。,抽油杆典型工艺流程,2.1 抽油杆结构及制造工艺,抽油杆典型工艺流程中各工序的主要内容如下: (1)材料检验 检查原材料化学成分、机械性能、尺寸精度。 (2)冷校直 对验收合格但直线度不符合标准要求且在允许冷校直范围内的杆料进行校直。 (3)定长 将校直后的杆料根据锻造比确定毛坯长度。,2.1 抽油杆结构及制造工艺,(4)锻造杆头 将杆料的一端放入加热炉加热至锻造始锻温度。 将被加热的杆头镦粗并锻
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