有桿抽油系統(tǒng)——第2章抽油桿

1、第第2 2章章 抽油桿抽油桿 China University of Petroleum 抽油桿是抽油設(shè)備的重要部件，它將抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)和抽油桿是抽油設(shè)備的重要部件，它將抽油機(jī)的運(yùn)動(dòng)和能量傳遞給井下抽油泵。抽油桿的疲勞強(qiáng)度和使用壽命決能量傳遞給井下抽油泵。抽油桿的疲勞強(qiáng)度和使用壽命決定和影響了整套抽油設(shè)備的最大下泵深度和排量。定和影響了整套抽油設(shè)備的最大下泵深度和排量。 在抽油過(guò)程中，抽油桿柱承受的是不對(duì)稱循環(huán)載荷的在抽油過(guò)程中，抽油桿柱承受的是不對(duì)稱循環(huán)載荷的作用，其工作介質(zhì)為原油、地層水和天然氣。作用，其工作介質(zhì)為原油、地層水和天然氣。抽油桿的斷脫事故抽油桿的斷脫事故會(huì)嚴(yán)重影響原油的生產(chǎn)，增

2、加修井作業(yè)費(fèi)用，提高了原油會(huì)嚴(yán)重影響原油的生產(chǎn)，增加修井作業(yè)費(fèi)用，提高了原油的成本。為了提高抽油桿工作的可靠性和使用壽命，國(guó)內(nèi)的成本。為了提高抽油桿工作的可靠性和使用壽命，國(guó)內(nèi)外在抽油桿的材料、制造、使用、管理及維護(hù)等方面開(kāi)展外在抽油桿的材料、制造、使用、管理及維護(hù)等方面開(kāi)展了大量的研究工作，取得了可喜的成果。了大量的研究工作，取得了可喜的成果。第第2 2章章 抽油桿抽油桿 多根抽油桿通過(guò)接箍連成抽油桿柱，上面通過(guò)光桿多根抽油桿通過(guò)接箍連成抽油桿柱，上面通過(guò)光桿與抽油機(jī)相連，下接抽油泵的柱塞，與抽油機(jī)相連，下接抽油泵的柱塞， 普通抽油桿的桿體為實(shí)心圓形斷面的鋼桿，兩端為鐓普通抽油桿的桿體為實(shí)心

3、圓形斷面的鋼桿，兩端為鐓粗的桿頭。粗的桿頭。 普通抽油桿的結(jié)構(gòu)示意圖普通抽油桿的結(jié)構(gòu)示意圖 用來(lái)與接箍相連接，用來(lái)與接箍相連接，用來(lái)減輕由于螺紋和用來(lái)減輕由于螺紋和截面變化引起的應(yīng)力集中，提高抽油桿的疲勞強(qiáng)度。截面變化引起的應(yīng)力集中，提高抽油桿的疲勞強(qiáng)度。在接箍與抽油桿連接時(shí)，使得接箍端面與推承面臺(tái)肩的端面間產(chǎn)在接箍與抽油桿連接時(shí)，使得接箍端面與推承面臺(tái)肩的端面間產(chǎn)生足夠大的應(yīng)力，從而有效防止抽油桿在使用過(guò)程中脫扣及井液生足夠大的應(yīng)力，從而有效防止抽油桿在使用過(guò)程中脫扣及井液對(duì)螺紋的腐蝕。對(duì)螺紋的腐蝕。用來(lái)裝卸抽油桿時(shí)卡抽油桿鉗用。用來(lái)裝卸抽油桿時(shí)卡抽油桿鉗用。是作業(yè)時(shí)用來(lái)抽油桿的吊裝。是作業(yè)

4、時(shí)用來(lái)抽油桿的吊裝。是避免構(gòu)件截面和剛度是避免構(gòu)件截面和剛度的急劇變化，減小應(yīng)力集中。的急劇變化，減小應(yīng)力集中。1-1-外螺紋接頭；外螺紋接頭；2-2-卸荷槽；卸荷槽；3-3-推承面臺(tái)肩；推承面臺(tái)肩；4-4-扳手方扳手方徑；徑；5-5-凸緣；凸緣；6-6-圓弧過(guò)渡圓弧過(guò)渡區(qū)區(qū)抽油桿的桿體直徑分別為抽油桿的桿體直徑分別為1313、1616、1919、2222、2525、29mm29mm，長(zhǎng)度一般為長(zhǎng)度一般為8m8m或或7.62m7.62m。為了調(diào)節(jié)抽油桿柱的長(zhǎng)度，還有。為了調(diào)節(jié)抽油桿柱的長(zhǎng)度，還有長(zhǎng)度各為長(zhǎng)度各為0.410.41、0.610.61、0.910.91、1.221.22、1.831.

5、83、2.442.44、3.053.05、3.66m3.66m的短抽油桿。的短抽油桿。 抽油桿結(jié)構(gòu)尺寸抽油桿結(jié)構(gòu)尺寸 抽油桿的主要尺寸抽油桿的主要尺寸 （mmmm）普通抽油桿分為普通抽油桿分為CC級(jí)級(jí)、D D級(jí)級(jí)和和K K級(jí)級(jí)三個(gè)等級(jí)。三個(gè)等級(jí)。CC級(jí)級(jí)抽油桿用于輕、中負(fù)荷的油井；抽油桿用于輕、中負(fù)荷的油井；D D級(jí)級(jí)桿用于中、重負(fù)荷的油井；桿用于中、重負(fù)荷的油井；K K級(jí)級(jí)桿用于輕、中負(fù)荷并有腐蝕性的油井。桿用于輕、中負(fù)荷并有腐蝕性的油井。 接箍是抽油桿組合時(shí)的連接零件，按其結(jié)構(gòu)特征可分為：接箍是抽油桿組合時(shí)的連接零件，按其結(jié)構(gòu)特征可分為：、和和。 1. 1. 用于連接等直徑的抽油桿。其中用

6、于連接等直徑的抽油桿。其中型帶扳型帶扳手平面；手平面；型不帶扳手平面，又稱小井眼接箍。型不帶扳手平面，又稱小井眼接箍。 2. 2. 用于連接不同直徑的抽油桿。同普通接箍用于連接不同直徑的抽油桿。同普通接箍一樣，異徑接箍也分為一樣，異徑接箍也分為型和型和型。型。 3.3. 特種接箍主要有滾輪式接箍和滾珠式接箍特種接箍主要有滾輪式接箍和滾珠式接箍，又稱滾輪式扶正器和滾珠式扶正器，用于斜井或普通油井，又稱滾輪式扶正器和滾珠式扶正器，用于斜井或普通油井中降低抽油桿柱與油管之間的摩擦力，減少對(duì)油管的磨損。中降低抽油桿柱與油管之間的摩擦力，減少對(duì)油管的磨損。4.4.接箍的材料及性能要求接箍的材料及性能要求

7、: :一般都選用中碳結(jié)構(gòu)鋼，國(guó)內(nèi)大都選用一般都選用中碳結(jié)構(gòu)鋼，國(guó)內(nèi)大都選用4545鋼。鋼。滿足強(qiáng)度要求和連接要求。滿足強(qiáng)度要求和連接要求。 具有一定的耐磨性。對(duì)于特種接箍還應(yīng)具有扶正與具有一定的耐磨性。對(duì)于特種接箍還應(yīng)具有扶正與減磨作用。減磨作用。 抽油桿工作時(shí)承受變動(dòng)載荷，并處在不同的腐蝕介抽油桿工作時(shí)承受變動(dòng)載荷，并處在不同的腐蝕介質(zhì)中，工作條件惡劣。因次，要求抽油桿柱要有足夠的疲質(zhì)中，工作條件惡劣。因次，要求抽油桿柱要有足夠的疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕能力，同時(shí)，還要求有足夠的螺紋連接強(qiáng)勞強(qiáng)度和抗腐蝕能力，同時(shí)，還要求有足夠的螺紋連接強(qiáng)度。抽油桿制造工藝是保證抽油桿成品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。度。抽油桿制

8、造工藝是保證抽油桿成品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 抽油桿是一種長(zhǎng)徑比很大的細(xì)長(zhǎng)桿，剛度低、柔性大，抽油桿是一種長(zhǎng)徑比很大的細(xì)長(zhǎng)桿，剛度低、柔性大，易彎曲，制造過(guò)程中易變形。易彎曲，制造過(guò)程中易變形。 為了保證抽油桿柱的連接強(qiáng)度及抽油桿螺紋和卸荷槽部為了保證抽油桿柱的連接強(qiáng)度及抽油桿螺紋和卸荷槽部位的強(qiáng)度，要求抽油桿端部的截面積要比桿體截面積大很多，位的強(qiáng)度，要求抽油桿端部的截面積要比桿體截面積大很多，即推承面臺(tái)肩外圓處的截面積與桿體截面積的比值為即推承面臺(tái)肩外圓處的截面積與桿體截面積的比值為4 4左右。左右。 為了便于作業(yè)時(shí)抽油桿的連接、懸緊、吊裝，抽油桿端為了便于作業(yè)時(shí)抽油桿的連接、懸緊、吊裝，抽油桿

9、端部要求帶有外螺紋接頭、扳手方徑和凸緣。因次抽油桿端部部要求帶有外螺紋接頭、扳手方徑和凸緣。因次抽油桿端部是一個(gè)變截面的階梯回轉(zhuǎn)體、正方體與圓弧回轉(zhuǎn)體相互銜接是一個(gè)變截面的階梯回轉(zhuǎn)體、正方體與圓弧回轉(zhuǎn)體相互銜接的復(fù)雜形狀。的復(fù)雜形狀。 材料檢驗(yàn)冷校直定長(zhǎng)鍛造熱處理熱校直拋丸強(qiáng)化桿頭機(jī)加工裝配上護(hù)帽包裝防腐 抽油桿的工作環(huán)境及其結(jié)構(gòu)對(duì)抽油桿的制造工藝提出抽油桿的工作環(huán)境及其結(jié)構(gòu)對(duì)抽油桿的制造工藝提出了很高的要求。另外，不同等級(jí)的抽油桿除了材料不同外，了很高的要求。另外，不同等級(jí)的抽油桿除了材料不同外，其工藝方法及工藝流程也有所不同。抽油桿制造的典型工其工藝方法及工藝流程也有所不同。抽油桿制造的典

10、型工藝流程如圖所示。藝流程如圖所示。 檢查原材料化學(xué)成分、機(jī)械性能、尺寸精檢查原材料化學(xué)成分、機(jī)械性能、尺寸精度。度。 對(duì)驗(yàn)收合格但直線度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求且在允對(duì)驗(yàn)收合格但直線度不符合標(biāo)準(zhǔn)要求且在允許冷校直范圍內(nèi)的桿料進(jìn)行校直。許冷校直范圍內(nèi)的桿料進(jìn)行校直。 將校直后的桿料根據(jù)鍛造比確定毛坯長(zhǎng)度。將校直后的桿料根據(jù)鍛造比確定毛坯長(zhǎng)度。 將桿料的一端放入加熱爐加熱至鍛造始鍛溫度。將桿料的一端放入加熱爐加熱至鍛造始鍛溫度。將被加熱的桿頭鐓粗并鍛造成形，監(jiān)控終鍛溫度。將被加熱的桿頭鐓粗并鍛造成形，監(jiān)控終鍛溫度。將桿料的另一端加熱至鍛造始鍛溫度。將桿料的另一端加熱至鍛造始鍛溫度。 將被加熱的另一端桿頭鐓

11、粗并鍛造成形，監(jiān)控終鍛溫度。將被加熱的另一端桿頭鐓粗并鍛造成形，監(jiān)控終鍛溫度。 使整個(gè)抽油桿通過(guò)加熱爐加熱，整體正火、使整個(gè)抽油桿通過(guò)加熱爐加熱，整體正火、正火正火+ +回火或調(diào)質(zhì)處理，使其達(dá)到預(yù)期的機(jī)械性能。回火或調(diào)質(zhì)處理，使其達(dá)到預(yù)期的機(jī)械性能。 熱處理后的抽油桿在熱狀態(tài)下進(jìn)行拉伸校直，熱處理后的抽油桿在熱狀態(tài)下進(jìn)行拉伸校直，或放置在冷卻臺(tái)上空冷到大約或放置在冷卻臺(tái)上空冷到大約120120滾動(dòng)校直。滾動(dòng)校直。 抽油桿一端的外螺紋按預(yù)緊力要求上好接箍。抽油桿一端的外螺紋按預(yù)緊力要求上好接箍。抽油桿未上接箍一端外螺紋接頭帶上護(hù)帽，防碰傷螺紋。抽油桿未上接箍一端外螺紋接頭帶上護(hù)帽，防碰傷螺紋。接

12、箍端上好護(hù)堵。接箍端上好護(hù)堵。 抽油桿典型工藝路線從鋼抽油桿發(fā)明時(shí)起，一直是工抽油桿典型工藝路線從鋼抽油桿發(fā)明時(shí)起，一直是工業(yè)上通用的工藝路線。業(yè)上通用的工藝路線。 工藝流程通用性強(qiáng)，通過(guò)選擇不同的材料，工藝流程通用性強(qiáng)，通過(guò)選擇不同的材料，相應(yīng)的調(diào)整熱處理工藝方法，不改變工序就可以制造出相應(yīng)的調(diào)整熱處理工藝方法，不改變工序就可以制造出CC級(jí)、級(jí)、D D級(jí)等不同等級(jí)的抽油桿。另外，防腐工序中應(yīng)用熱級(jí)等不同等級(jí)的抽油桿。另外，防腐工序中應(yīng)用熱浸漆、熱浸鋁或涂敷其它防腐材料的工藝方法，便可制造浸漆、熱浸鋁或涂敷其它防腐材料的工藝方法，便可制造出抗不同介質(zhì)腐蝕的防腐抽油桿。出抗不同介質(zhì)腐蝕的防腐抽油

13、桿。 在典型抽油桿工藝路線的基礎(chǔ)上，增加表面加熱淬火工在典型抽油桿工藝路線的基礎(chǔ)上，增加表面加熱淬火工序，并調(diào)整部分工序便可形成超高強(qiáng)度抽油桿的制造工藝路序，并調(diào)整部分工序便可形成超高強(qiáng)度抽油桿的制造工藝路線。制造線。制造的典型工藝流程，如圖所示。的典型工藝流程，如圖所示。 材 料 檢 驗(yàn)冷 校 直定 長(zhǎng)鍛 造調(diào) 質(zhì) 處 理熱 校 直桿 頭 機(jī) 加 工表 面 淬 火裝 配上 護(hù) 帽包 裝防 腐拋 丸 強(qiáng) 化 超高強(qiáng)度抽油桿典型工藝流程超高強(qiáng)度抽油桿典型工藝流程用壓縮空氣將鋼丸或玻璃丸噴到零件上，以去除氧化皮用壓縮空氣將鋼丸或玻璃丸噴到零件上，以去除氧化皮及其他污物的工藝過(guò)程叫及其他污物的工藝過(guò)

14、程叫。也可將鋼鐵丸送至高速。也可將鋼鐵丸送至高速旋轉(zhuǎn)的圓盤上，利用離心力的作用，使高速拋出的鋼丸旋轉(zhuǎn)的圓盤上，利用離心力的作用，使高速拋出的鋼丸撞擊零件表面，達(dá)到光飾的目的，這種工藝叫撞擊零件表面，達(dá)到光飾的目的，這種工藝叫。這。這兩種工藝都能使零件表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，而且沒(méi)有含硅粉兩種工藝都能使零件表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，而且沒(méi)有含硅粉末，對(duì)環(huán)境污染小。末，對(duì)環(huán)境污染小。 使零件表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，可提高它們使零件表面產(chǎn)生壓應(yīng)力，可提高它們的疲勞強(qiáng)度及抗拉應(yīng)力腐蝕的能力；的疲勞強(qiáng)度及抗拉應(yīng)力腐蝕的能力；對(duì)扭曲的薄壁零對(duì)扭曲的薄壁零件進(jìn)行校正；件進(jìn)行校正；代替一般的冷、熱成型工藝，對(duì)大型薄代替一般的冷、熱成型

15、工藝，對(duì)大型薄壁零件進(jìn)行成型加工，不僅可避免零件表面有殘余拉應(yīng)壁零件進(jìn)行成型加工，不僅可避免零件表面有殘余拉應(yīng)力，而且可獲得對(duì)零件有利的壓應(yīng)力。力，而且可獲得對(duì)零件有利的壓應(yīng)力。第第2 2章章 抽油桿抽油桿 普通抽油桿的缺點(diǎn)普通抽油桿的缺點(diǎn)：( (發(fā)展特種抽油桿的原因發(fā)展特種抽油桿的原因) )適應(yīng)不了深井采油、大泵強(qiáng)采需要適應(yīng)不了深井采油、大泵強(qiáng)采需要適應(yīng)不了斜井開(kāi)采的需要適應(yīng)不了斜井開(kāi)采的需要適應(yīng)不了高粘油井開(kāi)采需要適應(yīng)不了高粘油井開(kāi)采需要適應(yīng)不了高腐蝕性油井開(kāi)采需要適應(yīng)不了高腐蝕性油井開(kāi)采需要適應(yīng)不了嚴(yán)重結(jié)蠟油井的開(kāi)采需要適應(yīng)不了嚴(yán)重結(jié)蠟油井的開(kāi)采需要超高強(qiáng)度抽油桿超高強(qiáng)度抽油桿玻璃鋼抽油

16、桿玻璃鋼抽油桿空心抽油桿空心抽油桿 電熱抽油桿電熱抽油桿連續(xù)抽油桿連續(xù)抽油桿柔性抽油桿柔性抽油桿 不銹鋼抽油桿不銹鋼抽油桿 非金屬帶狀抽油桿非金屬帶狀抽油桿鋁合金抽油桿鋁合金抽油桿KDKD級(jí)抽油桿級(jí)抽油桿焊接抽油桿焊接抽油桿 主要型號(hào)：主要型號(hào)：OilwellOilwell公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的超高強(qiáng)度抽油桿；超高強(qiáng)度抽油桿；NorrisNorris公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的超高強(qiáng)度抽油桿；超高強(qiáng)度抽油桿；LTVLTV公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的超高強(qiáng)度抽油桿。超高強(qiáng)度抽油桿。特點(diǎn)：特點(diǎn)：疲勞強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度均較高，分別比疲勞強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度均較高，分別比API API 高高37%37%與與38.5%38.5%；

17、應(yīng)力腐蝕的敏感性小，耐腐蝕性好；應(yīng)力腐蝕的敏感性小，耐腐蝕性好；適應(yīng)于深井、稠油井和大泵強(qiáng)采井適應(yīng)于深井、稠油井和大泵強(qiáng)采井minm a x345 38 0 3766.min345 38 0 3766.min型號(hào) 許用應(yīng)力MPaEL I0-260279.4EL II0-260344.96970-345HS0-345 在載荷比在載荷比R R0.10.1，頻率，頻率20Hz20Hz下，以下，以10106 6循環(huán)周次為基循環(huán)周次為基數(shù)，測(cè)得數(shù)，測(cè)得ELEL級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿的疲勞強(qiáng)度。級(jí)超高強(qiáng)度抽油桿的疲勞強(qiáng)度。型號(hào)型號(hào)疲勞應(yīng)力疲勞應(yīng)力MPaMPaEL IEL I441.0441.0EL IIEL I

18、I548.8548.8 對(duì)對(duì)EL IIEL II型超高強(qiáng)度抽油桿進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，采用型超高強(qiáng)度抽油桿進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，采用APIAPI第第8686號(hào)桿柱。結(jié)果使桿柱總重量減輕了號(hào)桿柱。結(jié)果使桿柱總重量減輕了1515，光桿峰值載，光桿峰值載荷減小了荷減小了9 9，減速箱平均功率減少了，減速箱平均功率減少了6 6，抽油桿，抽油桿704704天天未斷脫。未斷脫。 7070年代初期，美國(guó)和加拿大使用的年代初期，美國(guó)和加拿大使用的EL IEL I型和型和EL IIEL II型超型超高強(qiáng)度抽油桿，已超過(guò)高強(qiáng)度抽油桿，已超過(guò)60.9660.96萬(wàn)米，失效一直很少。萬(wàn)米，失效一直很少。3) 3) 超高強(qiáng)度抽油桿的現(xiàn)

19、場(chǎng)試驗(yàn)超高強(qiáng)度抽油桿的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 與金屬材料相比，玻璃鋼制品具有重量輕、抗腐蝕、與金屬材料相比，玻璃鋼制品具有重量輕、抗腐蝕、疲勞性能好等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，近十幾年的開(kāi)發(fā)研究，已成功疲勞性能好等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，近十幾年的開(kāi)發(fā)研究，已成功地用玻璃鋼材料試制成抽油桿，現(xiàn)場(chǎng)使用證明，玻璃鋼地用玻璃鋼材料試制成抽油桿，現(xiàn)場(chǎng)使用證明，玻璃鋼桿有很大發(fā)展?jié)摿?。桿有很大發(fā)展?jié)摿Α?迄今已有多家公司生產(chǎn)玻璃鋼抽油桿，其中最具代迄今已有多家公司生產(chǎn)玻璃鋼抽油桿，其中最具代表性的是美國(guó)表性的是美國(guó)FlexFlex公司。公司。 玻璃鋼抽油桿是由玻璃鋼桿體和兩端帶外螺紋的鋼接頭玻璃鋼抽油桿是由玻璃鋼桿體和兩端帶外螺紋的鋼接頭組合而成

20、，如圖所示。組合而成，如圖所示。 玻璃鋼抽油桿結(jié)構(gòu)示意圖玻璃鋼抽油桿結(jié)構(gòu)示意圖11頭部；頭部；22桿體；桿體；33護(hù)套護(hù)套 接頭內(nèi)腔由數(shù)級(jí)錐面組成，利用特殊粘接工藝，使環(huán)氧接頭內(nèi)腔由數(shù)級(jí)錐面組成，利用特殊粘接工藝，使環(huán)氧樹(shù)脂粘接劑牢固地粘在玻璃鋼桿體上，形成相應(yīng)的錐面。服樹(shù)脂粘接劑牢固地粘在玻璃鋼桿體上，形成相應(yīng)的錐面。服役時(shí)靠鋼接頭內(nèi)腔與環(huán)氧樹(shù)脂粘接劑的多級(jí)錐面承受工作應(yīng)役時(shí)靠鋼接頭內(nèi)腔與環(huán)氧樹(shù)脂粘接劑的多級(jí)錐面承受工作應(yīng)力。其結(jié)構(gòu)如圖所示。力。其結(jié)構(gòu)如圖所示。玻璃鋼抽油桿接頭結(jié)構(gòu)示意圖玻璃鋼抽油桿接頭結(jié)構(gòu)示意圖11外螺紋；外螺紋；22臺(tái)肩；臺(tái)肩；33扳手方徑；扳手方徑；44空腔部分；空腔部

21、分；55護(hù)套護(hù)套拉擠桿體；拉擠桿體；加工金屬接頭；加工金屬接頭； 將兩個(gè)金屬接頭粘接到桿體的兩端。將兩個(gè)金屬接頭粘接到桿體的兩端。 桿體是用桿體是用做做，用，用作作，以拉擠方法成型。，以拉擠方法成型。桿體拉擠過(guò)程桿體拉擠過(guò)程 玻璃纖維通過(guò)梳理板后進(jìn)入浸漬槽，浸漬了樹(shù)脂的玻璃纖維通過(guò)梳理板后進(jìn)入浸漬槽，浸漬了樹(shù)脂的玻璃纖維在高頻加熱爐中預(yù)熱，然后在模具內(nèi)成型，最玻璃纖維在高頻加熱爐中預(yù)熱，然后在模具內(nèi)成型，最后由牽引機(jī)將固化的玻璃鋼桿向外拉。后由牽引機(jī)將固化的玻璃鋼桿向外拉。 桿頭粘接工藝：先在鋼接頭內(nèi)孔表面涂一薄層脫膜桿頭粘接工藝：先在鋼接頭內(nèi)孔表面涂一薄層脫膜劑，并將桿體兩端噴砂。預(yù)先估計(jì)好

22、樹(shù)脂粘接劑用量，劑，并將桿體兩端噴砂。預(yù)先估計(jì)好樹(shù)脂粘接劑用量，灌入接頭內(nèi)孔，將桿頭插入鋼接頭內(nèi)孔。樹(shù)脂固化在桿灌入接頭內(nèi)孔，將桿頭插入鋼接頭內(nèi)孔。樹(shù)脂固化在桿體上，從而完成了鋼接頭和桿體的粘接。體上，從而完成了鋼接頭和桿體的粘接。 按桿身直徑、最高工作溫度和端部接頭的級(jí)別劃分。按桿身直徑、最高工作溫度和端部接頭的級(jí)別劃分。 例如：例如： 其中：其中：7 78 8桿身直徑；桿身直徑； 9393最高工作溫度；最高工作溫度； AA端部接頭強(qiáng)度級(jí)別，端部接頭強(qiáng)度級(jí)別，A A級(jí)為級(jí)為620620 793MPa793MPa，B B級(jí)為級(jí)為793793 965MPa965MPa。 桿體密度為桿體密度為2.

23、022.02 2.052.0510103 3kg/mkg/m3 3，加上金屬接頭，加上金屬接頭其單位長(zhǎng)度的重量約為普通鋼桿的其單位長(zhǎng)度的重量約為普通鋼桿的1/31/3。因此采用玻璃。因此采用玻璃鋼桿后，可減小抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷，降低峰值扭矩和功鋼桿后，可減小抽油機(jī)的懸點(diǎn)載荷，降低峰值扭矩和功率消耗。率消耗。 D D級(jí)桿的彈性模量為級(jí)桿的彈性模量為20.8620.8610104 4MPaMPa，而玻璃鋼桿，而玻璃鋼桿的彈性模量為的彈性模量為4.964.9610104 4MPaMPa，因此玻璃鋼抽油桿具有更，因此玻璃鋼抽油桿具有更好的彈性。好的彈性。 玻璃鋼桿比普通桿具有更低的固有頻率。普通抽油玻璃

24、鋼桿比普通桿具有更低的固有頻率。普通抽油桿的工作頻率與固有頻率之比桿的工作頻率與固有頻率之比N/NN/N0 00.51Sp/S1。 機(jī)械共振對(duì)柱塞沖程的影響機(jī)械共振對(duì)柱塞沖程的影響 由于玻璃鋼桿的剛度由于玻璃鋼桿的剛度比普通鋼桿小得多，所以比普通鋼桿小得多，所以在相同液柱載荷作用下，在相同液柱載荷作用下，玻璃鋼桿的無(wú)量剛伸長(zhǎng)玻璃鋼桿的無(wú)量剛伸長(zhǎng)Fo/SKrFo/SKr比鋼桿柱要大得多，比鋼桿柱要大得多，減小減小Fo/SKrFo/SKr值有利于提高值有利于提高Sp/SSp/S。因此。因此。玻璃鋼桿體抗腐蝕性能好，桿頭采用玻璃鋼桿體抗腐蝕性能好，桿頭采用K K級(jí)桿鋼，耐腐蝕。級(jí)桿鋼，耐腐蝕。玻璃鋼

25、桿適于在酸性油井玻璃鋼桿適于在酸性油井 （含硫化氫、二氧化碳等）中（含硫化氫、二氧化碳等）中使用。使用。 由于玻璃鋼桿不能承受軸向壓縮載荷，因此一般與由于玻璃鋼桿不能承受軸向壓縮載荷，因此一般與鋼桿組成混合桿柱使用，而且在保證玻璃鋼桿不受壓力鋼桿組成混合桿柱使用，而且在保證玻璃鋼桿不受壓力的情況下，盡量加大玻璃鋼桿在混合桿柱中的比例。的情況下，盡量加大玻璃鋼桿在混合桿柱中的比例。 1) 1) 價(jià)格貴；價(jià)格貴；2) 2) 使用溫度不能超過(guò)限定溫度；使用溫度不能超過(guò)限定溫度；3) 3) 報(bào)廢桿不能熔化回收利用。報(bào)廢桿不能熔化回收利用?？招某橛蜅U是為開(kāi)采稠油井和結(jié)蠟井而研制的?？招某橛蜅U是為開(kāi)采稠油

26、井和結(jié)蠟井而研制的。 這里只介紹兩種典型結(jié)構(gòu)這里只介紹兩種典型結(jié)構(gòu) 前蘇聯(lián)空心抽油桿結(jié)構(gòu)如圖所示，桿頭一端為內(nèi)螺紋，前蘇聯(lián)空心抽油桿結(jié)構(gòu)如圖所示，桿頭一端為內(nèi)螺紋，另一端為外螺紋，組成抽油桿柱時(shí)，不需要接箍。另一端為外螺紋，組成抽油桿柱時(shí)，不需要接箍。 前蘇聯(lián)空心抽油桿結(jié)構(gòu)圖前蘇聯(lián)空心抽油桿結(jié)構(gòu)圖1 1、3-3-焊接桿頭；焊接桿頭；2-2-桿體桿體 奧地利空心抽油桿結(jié)構(gòu)如圖所示。外形結(jié)構(gòu)與普通抽奧地利空心抽油桿結(jié)構(gòu)如圖所示。外形結(jié)構(gòu)與普通抽油桿相似，需要用接箍將它們連接成抽油桿柱。油桿相似，需要用接箍將它們連接成抽油桿柱。奧地利空心抽油桿結(jié)構(gòu)圖奧地利空心抽油桿結(jié)構(gòu)圖1-1-焊接桿頭；焊接桿頭；

27、2-2-桿體桿體161116318311691431871規(guī)規(guī) 格格桿 體桿 體直直 徑徑桿 體桿 體壁壁 厚厚 螺 紋螺 紋名 義名 義直直 徑徑d(in)卸 荷卸 荷槽直槽直 徑徑 D卸 荷卸 荷槽長(zhǎng)槽長(zhǎng) 度度 L1扳 手扳 手方 徑方 徑長(zhǎng)度長(zhǎng)度 L4扳 手扳 手方 徑方 徑寬度寬度 S空心抽油桿長(zhǎng)空心抽油桿長(zhǎng)度度 L常常 規(guī)規(guī)抽抽 油油 桿桿短 抽短 抽油油 桿桿KG2222423.2418383480007500710010001600200025003100KG2525426.4238KG28284.531.1741KG3232535.9246KG36365.540.6850KG4

28、040643.6858 由空心圓管制成，成本較高，具有降低抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷、節(jié)由空心圓管制成，成本較高，具有降低抽油機(jī)懸點(diǎn)載荷、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。能等優(yōu)點(diǎn)。 除傳遞動(dòng)力外，還可以通過(guò)其內(nèi)孔加入各種化學(xué)劑等降低原除傳遞動(dòng)力外，還可以通過(guò)其內(nèi)孔加入各種化學(xué)劑等降低原油的粘度，有助于改善井筒中原油的流動(dòng)性質(zhì)。降低原油的油的粘度，有助于改善井筒中原油的流動(dòng)性質(zhì)。降低原油的粘度，清除油井結(jié)蠟。粘度，清除油井結(jié)蠟。 和無(wú)管泵配套使用，使原油從空心抽油桿的內(nèi)孔流出，空心和無(wú)管泵配套使用，使原油從空心抽油桿的內(nèi)孔流出，空心抽油桿既起抽油桿的作用，又起油管的作用。抽油桿既起抽油桿的作用，又起油管的作用。 空心抽油桿的流

29、道小，流速快，不易沉積砂粒，適用于含砂空心抽油桿的流道小，流速快，不易沉積砂粒，適用于含砂油井油井 。 空心桿抗扭能力比普通桿大，適用于驅(qū)動(dòng)井下螺桿抽油泵?？招臈U抗扭能力比普通桿大，適用于驅(qū)動(dòng)井下螺桿抽油泵。 便于向井中安裝各種控制器。便于向井中安裝各種控制器。 適用于高含蠟井、稠油井、小井眼井、套管變形井、帶動(dòng)螺適用于高含蠟井、稠油井、小井眼井、套管變形井、帶動(dòng)螺桿泵。桿泵。 油套環(huán)空化學(xué)或稀油降粘工藝管油套環(huán)空化學(xué)或稀油降粘工藝管( (桿桿) )柱結(jié)構(gòu)示意圖柱結(jié)構(gòu)示意圖 1 1摻液器；摻液器；2 2深井泵；深井泵；3 3封隔器封隔器泵上泵上降粘降粘 泵下降粘泵下降粘空心桿化學(xué)或稀油降粘工藝

30、管（桿）結(jié)構(gòu)示意圖空心桿化學(xué)或稀油降粘工藝管（桿）結(jié)構(gòu)示意圖11化學(xué)劑入；化學(xué)劑入；22空心抽油桿；空心抽油桿；33油管；油管；44抽油泵；抽油泵；55環(huán)流泵環(huán)流泵p空心抽油桿既當(dāng)抽油桿，又當(dāng)油管時(shí)，必須與相空心抽油桿既當(dāng)抽油桿，又當(dāng)油管時(shí)，必須與相應(yīng)的深井泵相匹配，才能得到合理使用。應(yīng)的深井泵相匹配，才能得到合理使用。p在制造過(guò)程中必須解決桿體與桿頭的連接質(zhì)量和在制造過(guò)程中必須解決桿體與桿頭的連接質(zhì)量和同心度問(wèn)題。同心度問(wèn)題。 電熱抽油桿電熱抽油桿：是在抽油桿軸向上的孔內(nèi)裝有電阻加熱元件。是在抽油桿軸向上的孔內(nèi)裝有電阻加熱元件。 電熱抽油桿的種類電熱抽油桿的種類：一種是輸入直流電產(chǎn)生電阻熱的

31、直流電熱桿（簡(jiǎn)稱一種是輸入直流電產(chǎn)生電阻熱的直流電熱桿（簡(jiǎn)稱直流桿）；直流桿）；另一種是輸入交流電產(chǎn)生集膚效應(yīng)熱的交流電熱桿另一種是輸入交流電產(chǎn)生集膚效應(yīng)熱的交流電熱桿（簡(jiǎn)稱交流桿）（簡(jiǎn)稱交流桿） 兩種桿的異同點(diǎn)兩種桿的異同點(diǎn)：兩種桿的基本功能相同，都是用于開(kāi)采原油時(shí)加熱兩種桿的基本功能相同，都是用于開(kāi)采原油時(shí)加熱升溫；升溫；結(jié)構(gòu)相似，都是在鋼桿中穿入電阻元件（直流桿）結(jié)構(gòu)相似，都是在鋼桿中穿入電阻元件（直流桿）或電纜（交流桿），底部短路，上部在鋼管和電熱或電纜（交流桿），底部短路，上部在鋼管和電熱元件之間加電源，使電熱桿發(fā)熱。元件之間加電源，使電熱桿發(fā)熱。 作用作用：降粘、防止結(jié)蠟。：降粘、

32、防止結(jié)蠟。電熱桿加熱降粘 電熱桿的長(zhǎng)度和每電熱桿的長(zhǎng)度和每米加熱功率對(duì)井筒溫度米加熱功率對(duì)井筒溫度分布和降粘效果有較大分布和降粘效果有較大影響影響。 圖 3 電熱桿加熱 產(chǎn)出液 電熱桿泵上加熱電熱桿泵上加熱 電熱桿過(guò)泵加熱電熱桿過(guò)泵加熱電熱桿加熱結(jié)構(gòu)示意圖電熱桿加熱結(jié)構(gòu)示意圖 11電熱桿；電熱桿；22油管；油管；33抽油泵；抽油泵；44環(huán)流泵；環(huán)流泵；55泵下電熱桿泵下電熱桿 電熱桿之間連接結(jié)構(gòu)如圖所示。在每根抽油桿的內(nèi)孔電熱桿之間連接結(jié)構(gòu)如圖所示。在每根抽油桿的內(nèi)孔中安裝有電阻加熱元件。為避免電阻加熱元件與抽油桿直中安裝有電阻加熱元件。為避免電阻加熱元件與抽油桿直接接觸，在電阻絲周圍包有電絕

33、緣體。為使組成桿柱的相接接觸，在電阻絲周圍包有電絕緣體。為使組成桿柱的相鄰抽油桿中的電阻絲連接起來(lái)，在接箍的中心安裝有軸向鄰抽油桿中的電阻絲連接起來(lái)，在接箍的中心安裝有軸向電導(dǎo)元件，從而使相鄰抽油桿中的電阻絲相連。該電導(dǎo)元電導(dǎo)元件，從而使相鄰抽油桿中的電阻絲相連。該電導(dǎo)元件利用絕緣體置于軸向位置，這樣既可以使電阻絲連接起件利用絕緣體置于軸向位置，這樣既可以使電阻絲連接起來(lái)，又可以與接箍和抽油桿相隔開(kāi)。來(lái)，又可以與接箍和抽油桿相隔開(kāi)。電熱抽油桿連接結(jié)構(gòu)圖電熱抽油桿連接結(jié)構(gòu)圖 形成回路的終端結(jié)構(gòu)如圖所示。一根電纜線與抽油桿的電阻形成回路的終端結(jié)構(gòu)如圖所示。一根電纜線與抽油桿的電阻絲相連，另一根電纜

34、線與光桿的外表相連，而每根抽油桿的外表絲相連，另一根電纜線與光桿的外表相連，而每根抽油桿的外表是相連的，所以需要有一種裝置使連接電阻絲的電纜線與連接抽是相連的，所以需要有一種裝置使連接電阻絲的電纜線與連接抽油桿外表的電纜線相連才能構(gòu)成回路。整體式電導(dǎo)體裝置把電阻油桿外表的電纜線相連才能構(gòu)成回路。整體式電導(dǎo)體裝置把電阻絲與接箍連接起來(lái)構(gòu)成回路。絲與接箍連接起來(lái)構(gòu)成回路。 電熱抽油桿形成回路的終端結(jié)構(gòu)圖電熱抽油桿形成回路的終端結(jié)構(gòu)圖 連續(xù)抽油桿是用連續(xù)的圓鋼制成的，沒(méi)有抽油桿接箍，連續(xù)抽油桿是用連續(xù)的圓鋼制成的，沒(méi)有抽油桿接箍，從而減少了抽油桿絲扣連接所引起的事故，加速了起下操?gòu)亩鴾p少了抽油桿絲扣

35、連接所引起的事故，加速了起下操作業(yè)過(guò)程，也減小了抽油桿與油管間的摩擦及流體流動(dòng)的作業(yè)過(guò)程，也減小了抽油桿與油管間的摩擦及流體流動(dòng)的阻力。阻力。 連續(xù)抽油桿的規(guī)格如下表所示。連續(xù)抽油桿的規(guī)格如下表所示。規(guī)規(guī) 格格mmmm編編 號(hào)號(hào)重重 量量N/mN/m橫截面橫截面積積mmmm2 2短軸半短軸半徑徑0.50.5mmmm長(zhǎng)軸半長(zhǎng)軸半徑徑0.50.5mmmm26.9826.9825.4025.4029.3029.3022.2022.2020.6320.6319.0519.057#7#6#6#5#5#4#4#3#3#2#2#44.044.039.039.034.334.329.8929.8925.772

36、5.7721.9521.9557257250750744544538838833533528528535.635.632.332.329.729.725.425.424.124.122.922.918.918.918.818.818.518.518.518.516.516.515.215.2連續(xù)抽油桿的規(guī)格表連續(xù)抽油桿的規(guī)格表 根據(jù)調(diào)查，普通抽油桿連接部分失效，占抽油桿總失根據(jù)調(diào)查，普通抽油桿連接部分失效，占抽油桿總失效數(shù)的效數(shù)的60%60% 80%80%。抽油桿能消除螺紋連接從根本上解決這。抽油桿能消除螺紋連接從根本上解決這一問(wèn)題。一問(wèn)題。 普通抽油桿在油管中工作時(shí)，由于井身軌跡等原因會(huì)造普

37、通抽油桿在油管中工作時(shí)，由于井身軌跡等原因會(huì)造成抽油桿柱與油管發(fā)生接觸。通常接觸只發(fā)生在接箍與油成抽油桿柱與油管發(fā)生接觸。通常接觸只發(fā)生在接箍與油管之間，這樣抽油桿柱對(duì)油管的正壓力集中作用在接箍上，管之間，這樣抽油桿柱對(duì)油管的正壓力集中作用在接箍上，造成接觸部分磨損加劇造成接觸部分磨損加劇 。 從油管橫截面看，由于接箍與油管內(nèi)表面是點(diǎn)接觸，這從油管橫截面看，由于接箍與油管內(nèi)表面是點(diǎn)接觸，這更加劇了磨損。而連續(xù)抽油桿的橫截面為半橢圓形更加劇了磨損。而連續(xù)抽油桿的橫截面為半橢圓形, ,曲率半徑曲率半徑為為38.1mm38.1mm，而任何油管的內(nèi)徑均小于，而任何油管的內(nèi)徑均小于76.2mm76.2m

38、m。因此。因此, , 如圖。連續(xù)抽油桿與油管如圖。連續(xù)抽油桿與油管的接觸面積可能為普通抽油桿的的接觸面積可能為普通抽油桿的100100 150150倍，所以其對(duì)油管倍，所以其對(duì)油管磨損的嚴(yán)重程度也遠(yuǎn)小于普通抽油桿。磨損的嚴(yán)重程度也遠(yuǎn)小于普通抽油桿。 連續(xù)抽油桿在油管中的接觸情況連續(xù)抽油桿在油管中的接觸情況 連續(xù)抽油桿柱的重量比相應(yīng)普通桿柱減小連續(xù)抽油桿柱的重量比相應(yīng)普通桿柱減小8%8% 10%10%。 由于連續(xù)抽油桿沒(méi)有接箍，每口井所用的為一根連續(xù)抽由于連續(xù)抽油桿沒(méi)有接箍，每口井所用的為一根連續(xù)抽油桿柱，勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。油桿柱，勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。 普通桿桿體上結(jié)蠟很少，而多發(fā)生在接箍周圍。這

39、是由普通桿桿體上結(jié)蠟很少，而多發(fā)生在接箍周圍。這是由于接箍周圍區(qū)域壓力降低，且會(huì)導(dǎo)致氣體析出，使這個(gè)區(qū)域于接箍周圍區(qū)域壓力降低，且會(huì)導(dǎo)致氣體析出，使這個(gè)區(qū)域被冷卻而結(jié)蠟。而連續(xù)抽油桿沒(méi)有接箍，且表面又噴鍍了一被冷卻而結(jié)蠟。而連續(xù)抽油桿沒(méi)有接箍，且表面又噴鍍了一層層3M2053M205號(hào)溶性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，更利于除蠟。號(hào)溶性環(huán)氧樹(shù)脂涂料，更利于除蠟。 由于連續(xù)抽油桿取消了接箍，使桿、管環(huán)空截面積增大由于連續(xù)抽油桿取消了接箍，使桿、管環(huán)空截面積增大，因而減小了流體的流動(dòng)阻力。，因而減小了流體的流動(dòng)阻力。p運(yùn)輸困難運(yùn)輸困難 裝有連續(xù)抽油桿卷盤的拖車高裝有連續(xù)抽油桿卷盤的拖車高4.58m4.58m，寬，

40、寬3.66m3.66m，由于鐵路隧道高度有限，有些公路路面狹窄，因此鐵由于鐵路隧道高度有限，有些公路路面狹窄，因此鐵路和公路運(yùn)輸都比較困難。路和公路運(yùn)輸都比較困難。p焊縫局部熱處理質(zhì)量有待進(jìn)一步提高焊縫局部熱處理質(zhì)量有待進(jìn)一步提高 無(wú)論是在制造廠，還是在現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)，都必須對(duì)無(wú)論是在制造廠，還是在現(xiàn)場(chǎng)焊接時(shí)，都必須對(duì)焊縫進(jìn)行局部熱處理，由于局部加熱而引起的過(guò)渡區(qū)焊縫進(jìn)行局部熱處理，由于局部加熱而引起的過(guò)渡區(qū)金相組織的變化，會(huì)降低疲勞性能。因此，要進(jìn)一步金相組織的變化，會(huì)降低疲勞性能。因此，要進(jìn)一步提高局部熱處理的質(zhì)量。提高局部熱處理的質(zhì)量。 具有代表性的柔性抽油桿是具有代表性的柔性抽油桿是。鋼絲

41、繩抽油。鋼絲繩抽油桿是由多根高強(qiáng)度的鋼絲作成的一根單根鋼絲繩。斷面如圖桿是由多根高強(qiáng)度的鋼絲作成的一根單根鋼絲繩。斷面如圖所示。所示。柔性抽油桿柔性抽油桿 （鋼絲繩抽油桿）的特點(diǎn)：（鋼絲繩抽油桿）的特點(diǎn)： 接頭少，可消除常規(guī)抽油桿接頭的斷脫事故接頭少，可消除常規(guī)抽油桿接頭的斷脫事故鋼絲繩可連續(xù)起下，減少修井作業(yè)的時(shí)間與工作量鋼絲繩可連續(xù)起下，減少修井作業(yè)的時(shí)間與工作量鋼絲繩本身缺少穩(wěn)定剛性，易變形與彎曲，配適當(dāng)鋼絲繩本身缺少穩(wěn)定剛性，易變形與彎曲，配適當(dāng)加重桿可使抽油桿在常拉力工況下工作加重桿可使抽油桿在常拉力工況下工作由于鋼絲繩結(jié)構(gòu)關(guān)系，需專門設(shè)計(jì)井口密封裝置由于鋼絲繩結(jié)構(gòu)關(guān)系，需專門設(shè)計(jì)井

42、口密封裝置 帶狀抽油桿是一種由石墨復(fù)合材料制成的抽油桿。帶狀抽油桿是一種由石墨復(fù)合材料制成的抽油桿。 帶狀抽油桿沒(méi)有接頭，這樣可減少由于接頭所引起的桿柱帶狀抽油桿沒(méi)有接頭，這樣可減少由于接頭所引起的桿柱斷脫現(xiàn)象。斷脫現(xiàn)象。帶狀抽油桿材料的許用應(yīng)力很高，這樣就可大幅度減輕抽帶狀抽油桿材料的許用應(yīng)力很高，這樣就可大幅度減輕抽油桿自身重量，（油桿自身重量，（15.2m15.2m不足不足68Kg)68Kg)從而降低了抽油設(shè)備的從而降低了抽油設(shè)備的工作載荷和能耗。工作載荷和能耗。連續(xù)的帶狀抽油桿可繞在直徑連續(xù)的帶狀抽油桿可繞在直徑2.43m2.43m的卷筒上，便于裝卸、的卷筒上，便于裝卸、運(yùn)輸和起下作業(yè)

43、。運(yùn)輸和起下作業(yè)。耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)抗疲勞強(qiáng)度高，提高了泵抽深度抗疲勞強(qiáng)度高，提高了泵抽深度 鋁合金抽油桿的接頭，采用與鋁電勢(shì)相近的不銹鋼，鋁合金抽油桿的接頭，采用與鋁電勢(shì)相近的不銹鋼，以防止電化學(xué)腐蝕。鋁合金抽油桿具有以下優(yōu)點(diǎn)：以防止電化學(xué)腐蝕。鋁合金抽油桿具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1) (1) 重量輕，僅為鋼質(zhì)抽油桿的三分之一；重量輕，僅為鋼質(zhì)抽油桿的三分之一； (2) (2) 抗鹽水、硫化氫、二氧化碳等介質(zhì)的腐蝕能力是鋼抗鹽水、硫化氫、二氧化碳等介質(zhì)的腐蝕能力是鋼質(zhì)抽油桿的質(zhì)抽油桿的3535倍。倍。 KDKD級(jí)抽油桿既有級(jí)抽油桿既有D D級(jí)抽油桿的強(qiáng)度，又有級(jí)抽油桿的強(qiáng)度，又有

44、K K級(jí)抽油桿級(jí)抽油桿耐腐蝕性能。所以耐腐蝕性能。所以KDKD級(jí)抽油桿可用于負(fù)荷較大且具有腐蝕級(jí)抽油桿可用于負(fù)荷較大且具有腐蝕性的油井性的油井。具有抗腐蝕和疲勞性能；具有抗腐蝕和疲勞性能；適用于強(qiáng)化采油和含適用于強(qiáng)化采油和含COCO2 2較多的油井上使用較多的油井上使用 前蘇聯(lián)研制。兩種材料制造，接頭易損壞，采用高級(jí)前蘇聯(lián)研制。兩種材料制造，接頭易損壞，采用高級(jí)合金材料，抽油桿本體采用合金材料，抽油桿本體采用4545號(hào)鋼，兩者利用摩擦焊實(shí)號(hào)鋼，兩者利用摩擦焊實(shí)現(xiàn)焊接連接，強(qiáng)度高，沒(méi)有氣孔等缺陷，大大提高使用現(xiàn)焊接連接，強(qiáng)度高，沒(méi)有氣孔等缺陷，大大提高使用壽命。壽命。第第2 2章章 抽油桿抽油桿

45、 產(chǎn)品喪失其規(guī)定功能的現(xiàn)象稱為產(chǎn)品喪失其規(guī)定功能的現(xiàn)象稱為。 疲勞斷裂一般總是起源于構(gòu)件的表疲勞斷裂一般總是起源于構(gòu)件的表層，由于表層的材料缺陷、尺寸和幾何形狀的變化引起應(yīng)層，由于表層的材料缺陷、尺寸和幾何形狀的變化引起應(yīng)力集中，而形成裂紋并不斷擴(kuò)展，直到剩余的材料不再能力集中，而形成裂紋并不斷擴(kuò)展，直到剩余的材料不再能承擔(dān)應(yīng)力或應(yīng)變而突然發(fā)生斷裂。承擔(dān)應(yīng)力或應(yīng)變而突然發(fā)生斷裂。、以及以及。 （1 1）在工作時(shí)，抽油桿柱在油管中上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，上）在工作時(shí)，抽油桿柱在油管中上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，上行時(shí)整個(gè)桿柱全部承受拉應(yīng)力，但應(yīng)力分布是由上至下行時(shí)整個(gè)桿柱全部承受拉應(yīng)力，但應(yīng)力分布是由上至下逐漸增大，靠

46、自重下行時(shí)，桿柱下部又出現(xiàn)壓應(yīng)力，而逐漸增大，靠自重下行時(shí)，桿柱下部又出現(xiàn)壓應(yīng)力，而在桿柱在桿柱以上仍為拉應(yīng)力，但此時(shí)的拉應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小以上仍為拉應(yīng)力，但此時(shí)的拉應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上行程時(shí)的拉應(yīng)力，因此，于上行程時(shí)的拉應(yīng)力，因此，抽油桿柱在工作時(shí)，上部抽油桿柱在工作時(shí)，上部桿柱承受的是忽大忽小的脈動(dòng)應(yīng)力，而下部桿柱主要承桿柱承受的是忽大忽小的脈動(dòng)應(yīng)力，而下部桿柱主要承受交變應(yīng)力。受交變應(yīng)力。（2 2）當(dāng)油稠、泵徑大、下行速度快時(shí)，下行阻力會(huì)很）當(dāng)油稠、泵徑大、下行速度快時(shí)，下行阻力會(huì)很大，需要很長(zhǎng)的抽油桿柱自重才能克服這一阻力。細(xì)長(zhǎng)大，需要很長(zhǎng)的抽油桿柱自重才能克服這一阻力。細(xì)長(zhǎng)的抽油桿在自重作用下，將

47、會(huì)產(chǎn)生多次彎曲，使這部分的抽油桿在自重作用下，將會(huì)產(chǎn)生多次彎曲，使這部分抽油桿工作條件更加惡化，有可能在工作中首先疲勞破抽油桿工作條件更加惡化，有可能在工作中首先疲勞破壞。另外，桿柱在上下運(yùn)動(dòng)時(shí)還會(huì)產(chǎn)生與油管壁的摩擦壞。另外，桿柱在上下運(yùn)動(dòng)時(shí)還會(huì)產(chǎn)生與油管壁的摩擦阻力。阻力。（1 1）：包括鋼材的化學(xué)成分、冶煉質(zhì)量、軋：包括鋼材的化學(xué)成分、冶煉質(zhì)量、軋制質(zhì)量等制質(zhì)量等（2 2）：主要包括鍛造、熱處理和干頭機(jī)加工質(zhì)：主要包括鍛造、熱處理和干頭機(jī)加工質(zhì)量的影響量的影響（3 3）：抽油桿各個(gè)截面承受的應(yīng)力水平和應(yīng)力幅：抽油桿各個(gè)截面承受的應(yīng)力水平和應(yīng)力幅度的影響度的影響（4 4）：抽油井中的腐蝕主要

48、有氧、硫化氫、：抽油井中的腐蝕主要有氧、硫化氫、二氧化碳和微生物腐蝕二氧化碳和微生物腐蝕 抽油桿及其接箍的失效類型有兩種：一種是抽油桿及其接箍的失效類型有兩種：一種是；另；另一種是一種是。 抽油桿斷裂主要是疲勞斷裂。抽油桿斷裂主要是疲勞斷裂。通通常是在外螺紋接頭、扳手方頸、鍛造熱影響區(qū)和桿體。常是在外螺紋接頭、扳手方頸、鍛造熱影響區(qū)和桿體。大多數(shù)是從內(nèi)部與外螺紋接頭第一個(gè)完整螺大多數(shù)是從內(nèi)部與外螺紋接頭第一個(gè)完整螺紋相重合的地方開(kāi)始，也有發(fā)生在外表面的磨損、凹坑、紋相重合的地方開(kāi)始，也有發(fā)生在外表面的磨損、凹坑、刻痕處或扳手平面的圓角處?？毯厶幓虬馐制矫娴膱A角處。a.a.螺紋根部疲勞斷裂螺紋根

49、部疲勞斷裂 b.b.扳手方徑疲勞斷裂扳手方徑疲勞斷裂 c.c.熱影響區(qū)疲勞斷裂熱影響區(qū)疲勞斷裂 d.d.扳手平面圓角處斷裂扳手平面圓角處斷裂e.e.嚴(yán)重磨損的抽油桿和接箍嚴(yán)重磨損的抽油桿和接箍 抽油桿及其接箍的斷裂部位抽油桿及其接箍的斷裂部位 1)1)預(yù)緊力過(guò)大或不足；預(yù)緊力過(guò)大或不足； 2)2)材料缺陷或熱處理質(zhì)量不符合要求；材料缺陷或熱處理質(zhì)量不符合要求； 3)3)螺紋加工質(zhì)量差；螺紋加工質(zhì)量差； 4)4)臺(tái)肩側(cè)面與接箍端面接觸不緊密，流入井液，引起腐蝕；臺(tái)肩側(cè)面與接箍端面接觸不緊密，流入井液，引起腐蝕； 5)5)抽汲載荷超載。抽汲載荷超載。 1)1)由鍛造缺陷引起，主要是折疊和裂紋；由鍛

50、造缺陷引起，主要是折疊和裂紋； 2)2)扳手方徑兩端過(guò)度圓角太小，引起應(yīng)力集中；扳手方徑兩端過(guò)度圓角太小，引起應(yīng)力集中； 3)3)機(jī)械損傷。機(jī)械損傷。 1)1)晶粒粗大，表面存在殘余拉應(yīng)力；晶粒粗大，表面存在殘余拉應(yīng)力； 2)2)鍛造后在熱影響區(qū)的桿體上有壓痕或局部直徑變小；鍛造后在熱影響區(qū)的桿體上有壓痕或局部直徑變?。?3)3)鍛造加熱溫度太高，產(chǎn)生過(guò)熱組織；鍛造加熱溫度太高，產(chǎn)生過(guò)熱組織； 1)1)由于制造、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程引起彎曲；由于制造、運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程引起彎曲； 2)2)使用過(guò)程中造成的桿體彎曲；使用過(guò)程中造成的桿體彎曲； 3)3)材料缺陷或熱處理質(zhì)量不符合要求；材料缺陷或熱處理質(zhì)量不

51、符合要求； 4)4)表面刻痕、凹坑引起應(yīng)力集中；表面刻痕、凹坑引起應(yīng)力集中； 5)5)抽油桿柱設(shè)計(jì)不合理；抽油桿柱設(shè)計(jì)不合理； 6)6)腐蝕。腐蝕。 1)1)抽油桿臺(tái)肩側(cè)面和接箍端面的垂直度不符合要求；抽油桿臺(tái)肩側(cè)面和接箍端面的垂直度不符合要求； 2)2)預(yù)緊力不足；預(yù)緊力不足； 3)3)裝配前沒(méi)有將抽油桿外螺紋接頭和接箍清洗干凈；裝配前沒(méi)有將抽油桿外螺紋接頭和接箍清洗干凈； 4)4)選用的螺紋潤(rùn)滑劑不合適；選用的螺紋潤(rùn)滑劑不合適； 5)5)液擊、碰泵的沖擊載荷的影響；液擊、碰泵的沖擊載荷的影響； 6)6)懸繩器的扭擺；懸繩器的扭擺； 7)7)抽油系統(tǒng)的振動(dòng)；抽油系統(tǒng)的振動(dòng)； 8)8)抽油桿柱

52、下部彎曲。抽油桿柱下部彎曲。 1)1)接箍與油管摩擦；接箍與油管摩擦； 2)2)預(yù)緊力不足；預(yù)緊力不足； 3)3)材料缺陷或熱處理質(zhì)量不符合要求；材料缺陷或熱處理質(zhì)量不符合要求； 4)4)表面刻痕、凹坑引起應(yīng)力集中；表面刻痕、凹坑引起應(yīng)力集中； 5)5)內(nèi)螺紋牙底形狀不佳，引起應(yīng)力集中；內(nèi)螺紋牙底形狀不佳，引起應(yīng)力集中； 6)6)腐蝕。腐蝕。 抽油桿在工作中承受不對(duì)稱循環(huán)載荷作用，因此抽油抽油桿在工作中承受不對(duì)稱循環(huán)載荷作用，因此抽油桿的失效主要表現(xiàn)為疲勞失效，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)使抽油桿桿的失效主要表現(xiàn)為疲勞失效，所以在設(shè)計(jì)中應(yīng)使抽油桿柱滿足疲勞強(qiáng)度條件。抽油桿柱設(shè)計(jì)中比較常用的疲勞強(qiáng)柱滿足疲勞強(qiáng)

53、度條件。抽油桿柱設(shè)計(jì)中比較常用的疲勞強(qiáng)度條件有兩個(gè)：度條件有兩個(gè)：和和。 根據(jù)奧金格的定義，當(dāng)量應(yīng)力計(jì)算公式為：根據(jù)奧金格的定義，當(dāng)量應(yīng)力計(jì)算公式為： maxad 威爾諾夫斯基將奧金格公式首次用于計(jì)算抽油桿的強(qiáng)度。當(dāng)威爾諾夫斯基將奧金格公式首次用于計(jì)算抽油桿的強(qiáng)度。當(dāng)量應(yīng)力強(qiáng)度條件為：量應(yīng)力強(qiáng)度條件為：式中式中 當(dāng)量應(yīng)力；當(dāng)量應(yīng)力； 最大循環(huán)應(yīng)力；最大循環(huán)應(yīng)力； 循環(huán)應(yīng)力幅；循環(huán)應(yīng)力幅； 標(biāo)準(zhǔn)疲勞試件在對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力作用下的疲勞極限；標(biāo)準(zhǔn)疲勞試件在對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力作用下的疲勞極限； 許用當(dāng)量應(yīng)力；許用當(dāng)量應(yīng)力； 安全系數(shù)。安全系數(shù)。 使用奧金格當(dāng)量應(yīng)力計(jì)算公式，實(shí)質(zhì)是將抽油桿所承受的不使用奧金格當(dāng)量

54、應(yīng)力計(jì)算公式，實(shí)質(zhì)是將抽油桿所承受的不對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力轉(zhuǎn)化為對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力進(jìn)行校核。對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力轉(zhuǎn)化為對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力進(jìn)行校核。Kdd1dmaxa1dK 美國(guó)石油學(xué)會(huì)美國(guó)石油學(xué)會(huì)(API)(API)推薦使用的許用最大循環(huán)應(yīng)力計(jì)算公式為：推薦使用的許用最大循環(huán)應(yīng)力計(jì)算公式為： 式中式中 使用系數(shù)，無(wú)腐蝕介質(zhì)時(shí)，使用系數(shù)，無(wú)腐蝕介質(zhì)時(shí)， ；存在腐蝕介質(zhì)；存在腐蝕介質(zhì) 時(shí)，時(shí)， ； 抽油桿最小抗拉強(qiáng)度；抽油桿最小抗拉強(qiáng)度； 最小循環(huán)應(yīng)力；最小循環(huán)應(yīng)力； 許用最大循環(huán)應(yīng)力。許用最大循環(huán)應(yīng)力。minmax5625. 04bSFSF1SF1SFbminmax 抽油桿許用最大循環(huán)應(yīng)力強(qiáng)度條件為：許用最大循環(huán)應(yīng)抽油桿許

55、用最大循環(huán)應(yīng)力強(qiáng)度條件為：許用最大循環(huán)應(yīng)力計(jì)算公式是由修正古德曼圖得出的。力計(jì)算公式是由修正古德曼圖得出的。 由于目前國(guó)內(nèi)抽油桿制造廠家均已采用等效由于目前國(guó)內(nèi)抽油桿制造廠家均已采用等效APIAPI規(guī)范的規(guī)范的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，抽油桿級(jí)別根據(jù)其抗拉強(qiáng)度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，抽油桿級(jí)別根據(jù)其抗拉強(qiáng)度 劃分為劃分為CC、D D、K K級(jí)。因此，現(xiàn)場(chǎng)較普遍地使用許用最大循環(huán)應(yīng)力強(qiáng)度條件進(jìn)級(jí)。因此，現(xiàn)場(chǎng)較普遍地使用許用最大循環(huán)應(yīng)力強(qiáng)度條件進(jìn)行校核。行校核。 根據(jù)循環(huán)應(yīng)力定義，應(yīng)力幅與最大、最小循環(huán)應(yīng)力的關(guān)根據(jù)循環(huán)應(yīng)力定義，應(yīng)力幅與最大、最小循環(huán)應(yīng)力的關(guān)系為：系為：maxmaxb2minmaxa 利用上式可將當(dāng)量應(yīng)力強(qiáng)度條

56、件改寫成：利用上式可將當(dāng)量應(yīng)力強(qiáng)度條件改寫成： 從而可在從而可在 - - 坐標(biāo)系中將這兩個(gè)疲勞強(qiáng)度條件分別表示坐標(biāo)系中將這兩個(gè)疲勞強(qiáng)度條件分別表示的曲線進(jìn)行比較，如下圖。的曲線進(jìn)行比較，如下圖。所謂滿足疲勞強(qiáng)度條件是指：所謂滿足疲勞強(qiáng)度條件是指：K1minmax2max2maxminmaxmin第第2 2章章 抽油桿抽油桿 抽油桿柱附屬器具：抽油桿柱附屬器具：抽油光桿抽油光桿抽油光桿卡抽油光桿卡抽油光桿襯套抽油光桿襯套光桿密封盒光桿密封盒抽油桿扶正器抽油桿扶正器加重桿加重桿抽油桿減振器抽油桿減振器抽油桿防脫器等抽油桿防脫器等抽油光桿卡抽油光桿卡抽油井口光桿密封器抽油井口光桿密封器光桿密封閥光桿

57、密封閥可退式抽油桿打撈筒可退式抽油桿打撈筒 是是的一個(gè)重的一個(gè)重要部件，它通過(guò)光桿卡、懸繩要部件，它通過(guò)光桿卡、懸繩器與抽油機(jī)連接，并通過(guò)光桿器與抽油機(jī)連接，并通過(guò)光桿接箍與抽油桿連接。在抽油機(jī)接箍與抽油桿連接。在抽油機(jī)的帶動(dòng)下，光桿在抽油光桿密的帶動(dòng)下，光桿在抽油光桿密封盒內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。封盒內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 光桿與抽油桿一樣承受不對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，同時(shí)又在大光桿與抽油桿一樣承受不對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，同時(shí)又在大氣和井液中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其外表面與光桿密封盒形成滑動(dòng)摩氣和井液中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其外表面與光桿密封盒形成滑動(dòng)摩擦。因此，擦。因此，這就要求光桿必須具備耐這就要求光桿必須具備耐大氣腐蝕、井液腐蝕，具有一定的腐蝕

58、疲勞強(qiáng)度和耐磨性大氣腐蝕、井液腐蝕，具有一定的腐蝕疲勞強(qiáng)度和耐磨性能。同時(shí)應(yīng)保證光桿與抽油桿連接可靠，且連接成的抽油能。同時(shí)應(yīng)保證光桿與抽油桿連接可靠，且連接成的抽油桿柱具有較高的直線度。桿柱具有較高的直線度。1 1加重桿的用途加重桿的用途 用大直徑抽油泵或抽稠油時(shí)，柱塞在下沖程時(shí)將受到較用大直徑抽油泵或抽稠油時(shí)，柱塞在下沖程時(shí)將受到較大的阻力，隨著泵徑和原油粘度的增大，阻力越大，桿柱下大的阻力，隨著泵徑和原油粘度的增大，阻力越大，桿柱下部發(fā)生彎曲，使桿柱承受附加彎曲應(yīng)力，引起抽油桿的早期部發(fā)生彎曲，使桿柱承受附加彎曲應(yīng)力，引起抽油桿的早期斷裂。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，減少桿柱斷脫事故，可在斷

59、裂。為了防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，減少桿柱斷脫事故，可在抽油桿柱下部采用加重桿。抽油桿柱下部采用加重桿。 2 2加重桿的型式、基本尺寸加重桿的型式、基本尺寸 加重桿國(guó)內(nèi)外尚未標(biāo)準(zhǔn)化，一般采用圖示的結(jié)構(gòu)型式。加重桿國(guó)內(nèi)外尚未標(biāo)準(zhǔn)化，一般采用圖示的結(jié)構(gòu)型式。 加重桿的結(jié)構(gòu)形式加重桿的結(jié)構(gòu)形式3 3加重桿的技術(shù)要求加重桿的技術(shù)要求所匹配的重量應(yīng)滿足要求；所匹配的重量應(yīng)滿足要求；兩端螺紋應(yīng)按普通抽油桿的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)兩端螺紋應(yīng)按普通抽油桿的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造；和制造；材料及熱處理方式的選擇，應(yīng)考慮到與所材料及熱處理方式的選擇，應(yīng)考慮到與所連接的抽油桿的強(qiáng)度相匹配。連接的抽油桿的強(qiáng)度相匹配。1 1抽油桿扶正器的

60、基本功能抽油桿扶正器的基本功能 1)1)使抽油桿處于油管中心，不與油管接觸，減少使抽油桿處于油管中心，不與油管接觸，減少抽油桿與油管之間的磨損。抽油桿與油管之間的磨損。 2)2)由于抽油桿不直接與油管接觸，可以減少抽油由于抽油桿不直接與油管接觸，可以減少抽油桿的振動(dòng)和彎曲，改善抽油桿的受力狀況。桿的振動(dòng)和彎曲，改善抽油桿的受力狀況。 3)3)扶正適于用于斜井、叢式井和水平井。扶正適于用于斜井、叢式井和水平井。 2 2抽油桿扶正器的類型抽油桿扶正器的類型 抽油桿扶正器按其與油管的摩擦性質(zhì)可分為抽油桿扶正器按其與油管的摩擦性質(zhì)可分為滾動(dòng)滾動(dòng)式扶正器式扶正器和和滑動(dòng)式扶正器滑動(dòng)式扶正器兩種。兩種。