聚驱抽油机井杆管偏磨寿命预测方法研究

发布时间：2017-07-18 17:37

  本文关键词：聚驱抽油机井杆管偏磨寿命预测方法研究

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【摘要】：近几年来,随着国内三次采油技术不断完善,聚合物驱抽油机井的数量不断增加。聚合物溶液为幂律流体,采出液造成的法向力加剧了抽油杆与油管的偏磨,抽油杆的断脱和油管损坏事故与水驱井相比急剧增加。由于无法预测抽油机的检泵周期,油田多采用事后检泵的方法,严重影响了油田的经济效益。本文根据油田实际情况,运用多元回归的统计方法得出关于检泵周期的统计方程,然后分析聚驱井的实际受力情况,利用理论分析的方法预测聚驱抽油机井的检泵周期,对油田实际生产有重要意义。本文主要研究内容如下:统计油田实际的生产数据,基于多元非线性回归理论,利用MATLAB软件,建立检泵周期的回归模型,可以对单井的检泵周期进行预测;分别对回归方程和回归参数进行显著性检验,利用三参数威布尔分布,优化检泵周期的预测方程。基于静力平衡理论,考虑杆管接触时的轴向摩擦,建立杆柱螺旋屈曲构型函数和杆管接触压力的求解模型;研究法向力的影响因素,考虑聚驱井轴向力和法向力的共同作用时杆柱的弯曲模型和接触压力的计算模型;分析了不同杆管组合的情况下,最大等效接触应力的变化。基于能量磨损理论,考虑磨损深度变化,建立杆管磨损量的计算模型;基于静强度理论建立杆管柱的寿命预测模型;利用ANSYS有限元分析软件,分析受损杆管柱的最大等效应力随最大磨损深度的变化规律,进而求解杆管受损部位的应力集中系数与最大磨损深度间的关系式;基于疲劳损伤理论,以杆管柱为研究对象,建立预测其使用寿命的数学模型。运用软件Visual Basic6.0编程开发了《聚驱抽油机井杆管偏磨寿命预测软件》,实现对各生产参数对检泵周期的影响分析;实现聚驱井杆柱螺旋屈曲状态和杆管接触压力的仿真计算;分析各影响因素对法向力大小的作用;实现聚驱井杆管偏磨寿命的预测,为油田的提前检泵提供了理论参考。
【关键词】：聚驱井 法向力 杆管偏磨 检泵周期 仿真模型
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE933.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究目的及意义11-12
• 1.2 课题国内外研究现状及分析12-15
• 1.2.1 抽油机井失效及检泵现状分析12-13
• 1.2.2 聚驱及法向力研究现状及方法13-14
• 1.2.3 杆管接触压力及磨损寿命现状分析14-15
• 1.3 本文研究的主要内容15-17
• 第2章 检泵周期的多元回归分析与统计分析17-27
• 2.1 检泵周期的多元回归模型17
• 2.2 回归参数的最小二乘法求解17-19
• 2.3 检泵周期的线性回归显著性检验19-21
• 2.3.1 回归模型的拟合度验证19-20
• 2.3.2 回归方程显著性检验20
• 2.3.3 参数显著性检验20-21
• 2.4 检泵周期的数理统计结果21-23
• 2.5 检泵周期的统计分析23-26
• 2.5.1 检泵周期的分布选取23
• 2.5.2 三参数威布尔分布23-24
• 2.5.3 检泵周期的概率密度函数24-25
• 2.5.4 检泵周期的可靠度曲线25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 聚驱抽油机井杆管接触压力模型27-43
• 3.1 考虑轴向摩擦时直井接触压力仿真分析27-34
• 3.1.1 考虑轴向摩擦时杆柱屈曲及接触压力分析力学模型27-28
• 3.1.2 考虑轴向摩擦时杆柱屈曲及接触压力分析数学模型28-31
• 3.1.3 杆柱螺旋屈曲方程求解31-34
• 3.2 考虑聚驱井法向力影响下的杆管接触压力34-39
• 3.2.1 法向力的计算模型35-37
• 3.2.2 考虑法向力作用下杆管间接触压力37-39
• 3.3 杆管接触应力的有限元分析39-42
• 3.3.1 接触力学问题处理39
• 3.3.2 模型建立39-40
• 3.3.3 杆管组合对接触应力的影响40-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 聚驱抽油机井杆管偏磨寿命预测模型43-58
• 4.1 聚驱井杆管磨损量预测模型43-48
• 4.1.1 基于能量磨损理论建立杆管磨损量计算模型43-47
• 4.1.2 实例分析47-48
• 4.2 基于静强度理论建立杆管寿命预测模型48-49
• 4.3 基于疲劳损伤理论建立杆管寿命预测模型49-57
• 4.3.1 杆管磨损截面应力计算模型50
• 4.3.2 杆管柱截面等效应力幅值计算模型50-56
• 4.3.3 杆管柱受损截面疲劳寿命计算模型56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 聚驱抽油机井杆管偏磨寿命预测软件开发58-70
• 5.1 软件开发语言简介58
• 5.2 软件功能介绍及运行示例58-60
• 5.2.1 软件功能简介58-59
• 5.2.2 软件运行示例59-60
• 5.3 检泵周期影响因素及分布图分析60-64
• 5.3.1 直方图分析60-61
• 5.3.2 检泵周期影响因素分析61-62
• 5.3.3 检泵周期的分布图62-64
• 5.3.4 单井检泵周期预测64
• 5.4 法向力影响因素分析64-66
• 5.5 杆管偏磨寿命的预测66-69
• 5.5.1 杆柱螺旋屈曲分析66-67
• 5.5.2 杆管偏磨寿命预测67-69
• 5.6 本章小结69-70
• 结论70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间的科研任务与主要成果76-77
• 致谢77

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