中图分类号：TE355.5+2单位代码：10425学号：S0602250杆管偏磨治理理论与技术TheoriesandTechnologiestoPreventEccentricWearBetweenSuckerRodandTubing学科专业：油气田开发工程研究方向：采油工程理论与技术作者姓名：张玉晓指导教师：李明忠教授二〇〇九年五月TheoriesandTechnologiestoPreventEccentricWearBetweenSuckerRodandTubingAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangYuxiaoSupervisor：Prof.LiMingzhongCollegeofPetroleumEngineeringChinaUniversityofPetroleum(EastChina)关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油大学(华东)或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书本人完全同意中国石油大学(华东)有权使用本学位论文(包括但不限于其印刷版和电子版)，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门(机构)送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日摘要杆管偏磨是油田后期高含水开发阶段有杆泵生产面对的重要问题，井眼弯曲和抽油杆柱失稳屈曲是导致杆管偏磨的重要原因。本文在文献调研的基础上，以三维弯曲井眼中的抽油杆柱为研究对象，研究了抽油杆柱在各种井眼约束条件下的屈曲行为，建立了杆柱屈曲微分方程，并应用变分法进行求解，得到了抽油杆柱正弦和螺旋屈曲后的构型函数、杆管之间的接触力和杆柱屈曲临界载荷；在三维空间井眼轨迹的基础上，考虑了抽油杆的构成、抽油杆所受的摩擦力、惯性力、弹性力等，采用微元分析法，建立了描述定向井抽油杆受力状况的三维力学模型，并采用有限差分法进行了求解，对求解结果进行了分析；研究了抽油机井生产参数及生产状况对抽油杆受力的影响，包括抽汲参数(泵径、冲程、冲次)、含水率和泵的充满程度等对抽油杆泵端集中力、抽油杆分布力、抽油杆受压段长度和杆柱屈曲临界载荷的影响，从而指导抽油机井的合理生产以减缓杆管偏磨的进程；针对垂直井眼和三维弯曲井眼的不同，分别以细长压杆理论和纵横弯曲梁理论为基础，建立了抽油杆扶正器安放间距的设计模型；并推导了扶正器加入后产生的附加阻力，对扶正后的抽油杆柱受力状况进行了分析；利用VB语言编制了计算程序，将建立的抽油杆柱三维力学模型、扶正器间距设计模型和扶正后抽油杆受力分析模型实现了计算机计算，为准确预测抽油杆受力、杆管偏磨位置、偏磨程度及防偏磨的扶正器设计提供了有力工具。关键词：三维井眼，杆管偏磨，临界载荷，抽油杆受力，抽油杆扶正器TheoriesandTechnologiestoPreventEccentricWearbetweenSuckerRodandTubingZhangYuxiao(Oil&GasFieldDevelopmentEngineering)DirectedbyProf.LiMingzhongAbstractEccentricwearisthemainprobleminthelatterproductionperiodofoilfieldwhenthewatercutishigh.Crookedholeandrodbuckleareimportantreasonsforthisproblem.Thepaperstudiedthebucklebehaviorofsuckerrodindifferentconstraintconditions,builtrodbuckledifferentialequations,andtheequationswereslovedbyenergyvariationalmethod,obtainedtheconfigurationfunctionofsuckerrodaftersineandhelixbuckle,thecontactforcefunctionbetweenrodandtube,andthecriticalloadfunctionofrodbuckle;Onthefoundationof3Dwelltrack,thisarticletookfriction,inertialforceandelasticforceintoconsideration,establisheda3Dmechanicalmodelwhichisusedtodescribethestressconditiono...