抽油杆防偏磨多角度可调式扶正器研制

２０１１年第４Ｏ卷　第１期第７８页　石油矿场机械　ＯＩＬ　ＦＩＥＬＤ　ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ　文章编号：１Ｏ０１－３４８２（２０１１）０１－００７８　０３　抽油杆防偏磨多角度可调式扶正器研制　王炳英ｈ。宋静亚　，王玉清¨，王宝强ｈ，杨　峰。，杨国锋　（１．中国石油大学（华东）ａ．机电工程学院；ｂ．机电装备教学实习总厂，山东东营２５７０６１；　２．胜利油田东辛采油厂工艺研究所，山东东营２５７０９４）　摘要：在分析研究抽油杆扶正器井下Ｘ－作原理和多种扶正器应用优势的基础上，研制了一种抽油杆　防偏磨多角度可调式扶正器。介绍了该扶正器的总体结构、主要部件，并进行了强度校核。该扶正　器设计合理，安全可靠，使用方便。　关键词：抽油杆；偏磨；多角度；扶正器　中图分类号：ＴＥ９３３．２０３　文献标识码：Ｂ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐａｒｔｉａｌ　Ａｎｔｉ－－ｗｅａｒ　Ｍｕｌｔｉ－－ａｎｇｌｅ　Ｒｏｄ　Ａａｊ　ｕｓｔａｂｌｅ　Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ　ＷＡＮＧ　Ｂｉｎｇ—ｙｉｎｇ　，ＳＯＮＧ　Ｊｉｎｇ—ｙａ　，ＷＡＮＧ　Ｙｕ—ｑｉｎｇ　，　ＷＡＮＧ　Ｂａｏ—ｑｉａｎｇ　，ＹＡＮＧ　Ｆｅｎｇ　，ＹＡＮＧ　Ｇｕｏ—ｆｅｎｇ。　（１．ａ．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏ／Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｂ．Ｔｏｔａｌ　Ｆａｃｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ，Ｃｈｉｎａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ　２５７０６１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｔｅｃｈｎｉｃｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｄｏｎｇｘｉｎ　Ｏｉｌ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｐｌａｎｔ，Ｓｈｅｎｇｌｉ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ　２５７０９４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｄｖａｎｔａｇｅ　ｏｆ　ｓｕｃｋｅｒ　ｒｏｄ　ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｒ　ａｎｄ　ｍｕｌｔｉ　ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｒ　ｗａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｆｏｒ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｂｏｔｔｏｍ　ｈｏｌｅ．Ｐａｒｔｉａｌ　ｗｅａｒ　ｍｕｌｔｉ—ａｎｇｌｅ　ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｒ　ｗａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｉｔｓ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｍａｉｎ　ｐａｒｔｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ａｎｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｃｈｅｃｋｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｓ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ，ｓａｆｅ　ａｎｄ　ｒｅｌｉａｂｌｅ，　ａｎｄ　ｅａｓｙ　ｔｏ　ｕｓｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｏｄ；ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ　ｗｅａｒ；ｍｕｌｔｉ—ａｎｇｌｅ；ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｒ　有杆泵采油作为我国石油工业传统的采油举升　方式，在油田生产井中约占８Ｏ　，在采油工程中一　果，但也存在弊端。通过对偏磨机理、油井内部状况　和抽油杆扶正器井下工作原理及应用优势『３　］的分　析研究，避免其应用的局限性，设计了一种抽油杆防　偏磨多角度可调式扶正器。　直占据主导地位。目前，抽油设备的能耗已占总能　耗的１／３左右，抽油杆偏磨现象日益严重，有效控制　和预防油井偏磨已经成为控制油田生产成本、实现　降本增效的有效途径　。。　ｌ结构设计及原理　１）　轮系结构变滑动摩擦为滚动摩擦，有效减　小了摩擦因数，延长了使用寿命。　抽油杆接箍在预防油井偏磨过程中起到了一定　的作用。接箍常用材料有钢质和尼龙２种，结构有　滚轮式钢质扶正器、滚珠式钢质扶正器、分瓣尼龙扶　正器、短节式尼龙扶正器等，均起到一定的扶正效　２）　滑轮采用较大厚度，外缘与管壁基本吻合，　较传统轮系扶正器大幅提高了与油管的接触面积，　收稿日期：２０１０　０７　０１　基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助（ｏ９ＣＸｏ４０４１Ａ）　专利项目：抽油杆防偏磨多角度可调式扶正器（实用新型专利２００８２００２０１６８）　作者简介：王炳英（１９７２一），女，河北河问人，副教授，工学博士，主要研究方向为材料的表面纳米化与结构的环境断裂研　究，Ｅ—ｍａｉｌ：ｔｄｗｂｙ２００４＠１２６．ｃｏｒｎ。　第４ｏ卷第１期　王炳英，等：抽油杆防偏磨多角度可调式扶正器研制　减少了对油管的压力破坏。　防偏磨多角度可调式扶正器由扶正器主体、滚　轮、短节和齿盘４部分组成，外形结构如图１。　周向　旋转　图１扶正器外形结构　１．１　主体　主体由６个各呈３Ｏ。的轮轴支撑组成，中间形成　螺旋状，如图２。　图２轮轴支撑三维图　１．２滚轮　滚轮镶嵌在主体内，由轮轴和滚轮组成，轮轴焊　接在主体上，如图３。滚轮的作用是将原来的滑动　摩擦转化为滚动摩擦，从而达到减磨的作用。因主　体自身有一个角度，因此滚轮也形成一定的角度，排　列成纵向剖面可见的３６０。，其外圆基本与油管内壁　吻合，减少对油管磨损。　轮轴　滚轮　主体　图３滚轮结构组成示意　１．３齿盘和短节　目前的抽油杆安装完全是硬连接，仅把接箍连　接牢固。可调试扶正器设计了一个齿盘结构，２个　齿盘的齿相隔１５。才能达到所要求的强制旋转，为　此特别设计了短节作为齿盘的载体将齿盘固定，同　时也便于安装更换。齿盘焊接在短节两端，装入主　体后将齿盘焊接在短节上，齿盘要求上、下齿啮合，　焊接方向十分重要，因此要严格按照设计要求进行　焊接，以保证实现对主体的强制旋转。短节的中心　主轴采用与抽油杆材料相同的３５ＣｒＭｏ。齿盘和短　节尺寸结构如图４。　图４齿盘和短节主轴尺寸　上、下齿盘齿尖相互错开，并呈相反旋向，从而　可以与扶正器主体上的齿盘吻合并可以适当调节角　度，使主体各部分呈螺旋状旋转，同时还具有一部分　自旋力。该扶正器的旋转性能可避免单个滚轮长时　间接触管壁而提前失效。　在该扶正器中设计短节，有效避免了安装过程　中由于齿盘安装不符合要求而导致的齿盘失效，使　扶正器主体能够减少因为抽油杆直径的变化而频繁　更改尺寸。如果抽油杆直径有变化只需改变接箍尺　寸，从而防止了因频繁改动扶正器主体可能导致的　强度不足问题，并且便于扶正器主体进行批量生产。　２本体强度校核　以中深井配备中等功率的ＣＹＪ１０－３—５３ＨＢ型抽　油机为例进行校核。本体主要受拉，其次是弯曲和　疲劳失效，危险截面在齿盘和轴的交界处。危险截　面的截面积为　ｓ一掣４　一　４　竺：３８０．１　ｍｍ２　（１）　悬点额定载荷为１００　ｋＮ，则工作拉应力为　ｄ一　”　３８０一２６３．１　ＭＰａ　（２）　．１　‘……　…　２０１１年笫４Ｏ卷　第１期第８Ｏ页　油矿场机械　ＯＩＬ　ＦＩＥＬＤ　ＥＱＵＩＰＭＥＮＴ　文章编号：ｌ００１－３４８２（２Ｏ１１）０１—００８０—０４　大港油田滩海地区电泵井井下安全控制系统研制　聂飞朋　，孙宝全　，李治军　，陈　伟　，黄辉才　（１．中石化胜利油田分公司采油工艺研究院，山东东营２５７０００；２．中石油大港油田滩海开发公司，天津３００２８０）　摘要：大港油田滩海油田目前主要采用０２４４．５　ｍｍ（９　英寸）套管完井，部分断块具有高压、高气　油比的特征，常规井下安全生产配套工具已经不能满足生产需要。从大港油田滩海油田勘探开发　的实际情况出发，研制开发了ｏ２４４．５　Ｈ１Ｈ１（９％英寸）套管电泵井井下安全控制系统，能够满足该地　区试油试采及安全环保的要求。　关键词：滩海地区；套管；电泵井；井下安全阀；过电缆封隔器　中图分类号：ＴＥ９３１．２０３　文献标识码：Ｂ　Ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ　Ｓａｆｅｔｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｓｕｂｍｅｒｓｉｂｌｅ　Ｐｕｍｐ　Ｏｉｌ　Ｗｅｌｌｓ　ｉｎ　Ｎｅｒｉｔｉｃ　Ａｒｅａ　ｏｆ　Ｄａｇａｎｇ　Ｏｉｌｆｉｅｌｄ　ＮＩＥ　Ｆｅｉ　ｐｅｎｇ　，ＳＵＮ　Ｂａｏ—ｑｕａｎ　，Ｉ．Ｉ　Ｚｈｉ　ｊＨｎ　，ＣＨＥＮ　Ｗｅｉ　，ＨＵＡＮＧ　Ｈｕｉ—ｃａｉ　（１．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅ（ｄｒ￣＾Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｓｈｅｎｇｌｉ　Ｏｉｌ，ｉｅｌｄ　Ｂｒａｎ（ｈ　Ｃｏｒｎｐａｎｙ　ｏｙ　Ｓｉｎｏｐｅｃ，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ　２５７０００，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｎｅｔ　ｉｔｉｃ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｄａｇａｎｇ　Ｏｉｌ，ｉｅｌｄ　Ｂｒａｎｔ’ｈ　Ｃｏｍｐａｎｙ　０ｌ，ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００２８０，（　＾ｉｎａ）　．Ａｂｓｔｒａｃｔ：９　ｉｎ　ｐｉｐｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｉｎｇ　ｏｉｌ　ｗｅｌｌｓ　ａｒｅ　ｐｏｐｕｌａｒ　ｉｎ　ｎｅｒｉｔｉｃ　ａｒｅａ　ｏｆ　Ｄａｇａｎｇ　ｏｉｌｆｉｅｌｄ，ｐａｒｔｉａｌ　一＋一＋一＋一＋“＋“＋“＋・・＋“＋“＋“＋”４－”＋一－４－”－４－”＋“－４．－”－４－”＋”＋一＋”＋・　十“－ｔ－”－４－”—卜一—－卜”——卜”—’一一—　一”—＋一一—＋”—‘卜一—‘卜“—‘卜”—■一“—　”－＿卜”—卜”．－ｐｎ—－卜”—－卜”—＋一”—■一一——卜～—．卜一—’一一—＋～＋考虑到弯曲和疲劳等因素的影响，取修正系数　Ｋ一１．２，则最大工作应力为　口　一２６３．１×１．２＝３１５．７　ＭＰａ　（３）　从而可以与扶正器主体上的齿盘吻合，并可以适当　调节角度，使主体各部分呈螺旋状旋转。　４）　结构合理，扶正效果明显，易于操作。　参考文献：　本体材料选用调质３５ＣｒＭｏ钢，屈服强度为　８６０　ＭＰａ，则许用应力为　ｒ　Ｌ（ＴＪ　一　一　一一厶　一４３一　ｎＵ　ＭＰａ　』Ｖｌｒ　（４）４　　［１］何志平．抽油杆扶正器的改进和应用［Ｊ］．石油矿场机　械，２００７，３６（７）：７８—８１．　式中，　为屈服安全系数，其值为１．５～２．０。　由于　１．３６。　［２２邹群．内摩擦副式抽油杆扶正器的研制与应用［Ｊ］．　＜［　］，所以强度足够。安全系数　一　石油矿场机械，２００５，３４（５）：７７　７９．　［３］　马卫国，杨薪水，张利华，等．抽油杆管偏磨成因及解决　措施研究综述［Ｊ］．石油矿场机械，２００９，３８（１）：２２—２６．　［４］张瑞霞，李增亮，姜东，等．往复式有杆泵抽油杆扶正　３　结论　１）　扶正器的轮系结构变滑动摩擦为滚动摩　器的布置研究［Ｊ］．石油矿场机械．２００８，３７（１　２）：　２８　３５．　擦，减少了摩擦因数，有效延长了使用寿命。　２）　扶正器增加短节后，能有效避免由于齿盘　［５］韩增军，徐伟群．磨球式抽油杆扶正器的研制［Ｊ］．石油　矿场机械，２００７，３６（４）：７０—７２．　安装不符合设计要求而导致的齿盘失效。　３）　上、下齿盘齿尖相互错开，并呈相反旋向，　［６］孟庆学，蔡文双，尹恕，等．油管扶正器的研制与应用　［Ｊ］．石油矿场机械，２００７，３６（６）：５８—５９．　收稿日期：２Ｏ１Ｏ—Ｏ７—２２　基金项目：中国石油大港油田公司科技项目（ＤＧＹＴ　２００９一ＪＳ－３５９）　作者简介：聂飞朋（１　９８０），男，湖北天门人，工程师，硕士．２００５年毕业于长江大学油气田开发工程专业，主要从事浅海采　油工艺技术的研究，Ｅ—ｍａｉｌ：ｎｆｐ１９８０＠１６３．ｃｏｒｎ。