聚驱抽油机井杆管偏磨寿命预测方法研究

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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。
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