【摘要】：抽油桿柱在有桿抽油系統(tǒng)中是非常重要的構件之一,它是否能正常工作直接關系到機械采油的經濟效益。當抽油桿柱在直井中做上下往復直線運動時,抽油桿由于受到油管的約束與各類環(huán)境載荷的影響而發(fā)生彎曲變形,發(fā)生過大側向變形的桿柱段與油管相接觸,從而致使桿管偏磨,以致縮短了抽油桿柱的使用壽命,在環(huán)境條件極其惡劣的工況下很可能造成抽油桿柱的斷脫事件。基于上述原因,研究井眼中受油管約束的抽油桿柱在環(huán)境荷載下的受力的狀況和變形的規(guī)律、精確預測抽油桿柱與油管的接觸區(qū)域和接觸壓力對于有桿抽油系統(tǒng)中抽油桿柱的防偏磨設計有十分重要的意義。本文以直井抽油桿柱橫向振的動動力響應與桿管偏磨研究為中心,主要進行了以下三方面的研究:(1)建立了抽油桿柱平面靜力屈曲的數值力學模型和數學模型,并完善了抽油桿柱屈曲構型的仿真算法。具體內容包括:考慮泵端液體載荷與泵筒內工作壓力,建立了具有均勻軸向分布力的抽油桿的平面屈曲仿真模型;考慮抽油桿柱的實際工況,建立了求解抽油桿柱屈曲構型的差分方程和有限元方程。(2)研究了抽油桿柱平面動力屈曲的力學模型和數學模型,并應用求解抽油桿柱的動態(tài)特性的方法求解抽油桿柱動力屈曲構型;應用Flouent理論和攝動理論分別求解了抽油桿柱的動力穩(wěn)定區(qū)域與臨界頻率,為進一步研究抽油桿柱在環(huán)境載荷下的動力響應奠定了基礎。(3)應用有限差分法和有限元法求解抽油桿柱在初始屈曲激勵、各類環(huán)境荷載作用和油管約束下抽油桿柱的橫向振動的動力響應,確定了桿管偏磨的接觸區(qū)域,為進一步抽油機井的防偏磨設計奠定了基礎。
【圖文】：

燕山大學工學碩士學位論文表 2-1 鋼制抽油桿的機械性度)屈服強度(MPa)伸長率200mm(%5 ≥415 ≥13 5 ≥415 ≥13 5 ≥590 ≥10 5 ≥590 ≥10 95 ≥795 ≥10 95 ─ ─ 界荷載和屈曲構型的向分布力抽油桿柱的平元節(jié)點分布圖，如圖 2-

圖 2-5 具有軸向分布力的梁單元的荷載分析和位移分析圖 2-5 所示的是本文所討論的具有軸向分布力的梁單元，，其端部的節(jié)點 1 2 在剪力、彎矩、軸力和軸向分布力的作用下，將發(fā)生平移和轉動。因此，圖的每個節(jié)點都有兩個自由度。圖 2-5 中所示的單元的長度為 L，抗彎剛度為 EI，并承受一個軸向分布力的（單位長度的力）。對于這個梁單元，它的靜力彎曲平衡方程為式(2-24)。假的連續(xù)變量用 y 表示，借助形函數 N 用離散位移節(jié)點1y 、θ1、2y 、θ2表示 的結果如式(2-39)所示。 111 2 3 422yy N N N Ny （2-3 2 3131N ( L 3 Lx +2 x)L ；
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE933.2

【參考文獻】

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本文編號：2659987