【正文】 抽油桿 | （二） 螺桿泵抽油桿受力分析 81 （三）螺桿泵抽油桿的種類及特點(diǎn) 普通抽油桿 其桿體是實(shí)心圓形斷面的鋼桿，兩端為鐓粗的桿頭。桿頭 由螺紋接頭、卸荷槽、推承面臺(tái)肩、扳手方頸、凸緣和圓弧過 度區(qū)組成。螺紋接頭用來與接箍相連接，扳手方頸用來裝卸抽 油桿接頭時(shí)卡抽油桿用。 用于螺桿泵井的普通抽油桿，其 主 要 規(guī) 格 有 ： 桿 體 直 徑 為 Ф22mm 、 Ф25mm 、 Ф28mm 實(shí)心抽油桿，以及桿 體直徑為 Ф36mm 、 Ф38mm 空心抽油桿。 抽油桿的長度一般為 8m，為調(diào)節(jié)抽油 桿柱的長度，還配備有不同長度的抽 油桿短接。 普通抽油桿結(jié)構(gòu) 抽油桿管柱受力分析 | 一、 螺桿泵抽油桿 | （三）螺桿泵抽油桿的種類及特點(diǎn) 82 目前，應(yīng)用于螺桿泵井的普通抽油桿多為 D級(jí)和 H級(jí) 兩個(gè)級(jí)別，其中 Ф22mm 、 Ф25mm 、 Ф28mm 實(shí)心抽油桿多 為 H級(jí)，少量應(yīng)用 D級(jí)抽油桿； Ф36mm 、 Ф38mm 空心抽油 桿目前只有 D級(jí)。 當(dāng)與大中排量螺桿泵配套 使用時(shí)，其桿柱斷脫事故率會(huì) 明顯上升。這是由于普通抽油 桿更適合承受拉伸載荷，其螺 紋結(jié)構(gòu)不適合于承受大的扭矩 載荷，因此，隨著泵的排量變 大，桿體所承受的扭矩越大， 抽油桿的適應(yīng)性變差。 不 足 抽油桿管柱受力分析 | 一、螺桿泵抽油桿 | （三）螺桿泵抽油桿的種類及特點(diǎn) 錐螺紋抽油桿 錐螺紋抽油桿目前主要以實(shí)心桿為主，它的基本結(jié)構(gòu)與普通實(shí)心 抽油桿大體相同：桿體也是實(shí)心圓形斷面的鋼桿，兩端為鐓粗的桿頭。 桿頭由外螺紋接頭、卸荷槽、推承面臺(tái)肩、扳手方頸、凸緣和圓弧過 度區(qū)組成。其不同點(diǎn)為：錐螺紋抽油桿螺紋為鉆桿錐螺紋。它是根據(jù) 螺桿泵與鉆桿運(yùn)動(dòng)的相似性，充分利用了鉆桿螺紋的錐度和螺距大， 螺紋牙齒剛度大的特點(diǎn)，使得抽油桿螺紋能夠承受較大的預(yù)緊力而不 滑扣，并且卸荷槽的直徑較大，這種螺紋不僅具有良好的密封性，還 能傳遞較大的軸向載荷和扭矩。 錐螺紋抽油桿結(jié)構(gòu) 83 抽油桿管柱受力分析 | 一、螺桿泵抽油桿 | （三）螺桿泵抽油桿的種類及特點(diǎn) 84 錐螺紋結(jié)構(gòu)抽油桿能夠?qū)崿F(xiàn)桿體防斷脫的目的，其 防脫原理是： 增大預(yù)緊扭矩，卸扣扭矩也隨之增大。依 靠這種方法，提高預(yù)緊扭矩，使卸扣扭矩提高到接近桿 體的承載扭矩，抽油桿就具有了防脫扣功能。 目前錐螺紋抽油桿主要規(guī)格有： 桿體直徑為 Ф25mm 、 Ф28mm 實(shí)心抽油桿，以及桿體直徑為 Ф36mm 的空心抽油桿。其 中， Ф25mm 、 Ф28mm 錐螺紋抽油桿多為 H級(jí)， Ф36mm 錐螺紋抽 油桿只有 D級(jí)。 錐螺紋抽油桿螺紋精度比普通抽油桿有更高的要求，材料硬度 大，牙型厚，加工難度大。該種抽油桿具有良好的防斷脫效果，適合 于各種排量螺桿泵井應(yīng)用。 抽油桿管柱受力分析 | 一、螺桿泵抽油桿 | （三）螺桿泵抽油桿的種類及特點(diǎn) 85 插接式螺桿泵抽油桿結(jié)構(gòu)示意圖 插接式螺桿泵抽油桿的接頭 插接式抽油桿 根據(jù)螺桿泵井抽油桿需要承受垂向拉力，又要承受旋轉(zhuǎn)扭矩的特 點(diǎn)，研究出了插接式螺桿泵抽油桿，該抽油桿的結(jié)構(gòu)如圖。 插接式螺桿泵抽油桿結(jié)構(gòu)圖 1桿體上接頭； 2O形密封圈； 3接箍； 4桿體下接頭 抽油桿管柱受力分析 | 一、螺桿泵抽油桿 | （三）螺桿泵抽油桿的種類及特點(diǎn) 抽油桿管柱受力分析 | 一、螺桿泵抽油桿 | （三）螺桿泵抽油桿的種類及特點(diǎn) 抽油桿由桿體上接頭、桿體和桿體下接頭組成。 桿體上下接頭各 有兩個(gè)密封槽，桿體上接頭有一個(gè)臺(tái)肩推承面和一個(gè)扳手六方體。抽 油桿的兩端各有兩個(gè)扇形牙體和叉口。組裝抽油桿接頭時(shí)，一根抽油 桿端部的牙體插入另一根的叉口中，用接箍將兩根抽油桿的上下接頭 聯(lián)接起來。抽油桿的兩端各有兩個(gè) “ O”形密封圈進(jìn)行密封。 1桿體上接頭； 2O形密封圈； 3接箍； 4桿體下接頭 86 插接式螺桿泵抽油桿的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是： 相連接的二根抽油桿 之間靠互相插入配合的扇形牙體和叉口來傳遞扭矩。由于牙體 始終處于插接狀態(tài)，插接體承受全部的扭矩，并且具有足夠的 抗剪切強(qiáng)度，正反方向能夠承受相同的扭矩載荷，因此達(dá)到了 防脫扣的目的。 87 抽油桿管柱受力分析 | 一、螺桿泵抽油桿 | （三）螺桿泵抽油桿的種類及特點(diǎn) 該種結(jié)構(gòu)抽油桿目前主要有 Ф36mm和 Ф 38mm兩種 規(guī)格，均為 D級(jí)抽油桿， Ф 42mm抽油桿尚處于試驗(yàn)研究 階段。 插接式螺桿泵抽油桿原則上可以適用于各種排量的 螺桿泵井，但從經(jīng)濟(jì)性考慮，該抽油桿更適合于大中排量 螺桿泵井。 88 抽油桿管柱受力分析 | 一、螺桿泵抽油桿 | （三）螺桿泵抽油桿的種類及特點(diǎn) （四）螺桿泵抽油桿性能指標(biāo) 螺桿泵抽油桿等級(jí) 抽油桿按等級(jí)可分為 K級(jí)、 C級(jí)、 D級(jí)和 H級(jí)，其中 H級(jí) 為超高強(qiáng)度抽油桿，它又可分為 HL級(jí)即材料型超高強(qiáng)度抽 油桿和 HY級(jí)即工藝型超高強(qiáng)度抽油桿。 超高強(qiáng)度抽油桿性能指標(biāo)比 D級(jí)抽油桿高出一定的 量，形成一個(gè)新的強(qiáng)度等級(jí)，具有比 D級(jí)抽油桿更高的承 載能力，最小應(yīng)力在 0102MPa時(shí)，許用應(yīng)力值超出 D級(jí)抽 油桿 35%以上。 89 抽油桿管柱受力分析 | 一、 螺桿泵抽油桿 | （四）螺桿泵抽油桿性能指標(biāo) 規(guī) 格 CYG22 CYG25 CYG28 桿體外徑， mm 22 25 28 專用桿長度， mm 8000； 8500； 9000； 9500 8000； 8500； 9000； 9500 8000； 8500； 9000； 9500 短接長度， mm 500。1000。1500。 2022。4000 500。1000。1500。2 000。4000 500。1000。1500。 2022。4000 注：抽油桿和短接長度允許誤差 177。 50mm。 （四）螺桿泵抽油桿性能指標(biāo) 螺桿泵抽油桿規(guī)格尺寸 應(yīng)用于螺桿泵的實(shí)心抽油桿有 3種規(guī)格，即直徑為 Ф 22mm、 Ф 25mm 及 Ф 28mm。其長度及桿體尺寸要求如下表。 螺桿泵實(shí)心抽油桿規(guī)格及尺寸 90 抽油桿管柱受力分析 | 一、螺桿泵抽油桿 | （四）螺桿泵抽油桿性能指標(biāo) 規(guī) 格 CYG36 CYG38 CYG42 桿體外徑， mm 36 38 42 壁厚， mm 6 6 內(nèi)孔， mm 23 24 28 專用桿長度， mm 8000； 8500； 9000； 9500 8000； 8500； 9000； 9500 8000； 8500； 9000； 9500 短接長度， mm 500。1000。1500。 2022。4000 500。1000。1500 。2022。4000 500。1000。150 0。2022。4000 注：抽油桿和短接長度允許誤差 177。 50mm。 空心抽油桿目前主要有兩種規(guī)格，直徑分別為 Ф36mm及 Ф 38mm， 直徑為 Ф42mm的抽油桿尚處于開發(fā)試驗(yàn)階段。這幾種抽油桿的桿體尺寸 及長度要求如下表。 螺桿泵空心抽油桿的規(guī)格及尺寸 91 抽油桿管柱受力分析 | 一、螺桿泵抽油桿 | （四）螺桿泵抽油桿性能指標(biāo) 等級(jí) 屈服點(diǎn) σ s MPa 抗拉強(qiáng)度 σ b MPa 伸長率 δ 5 % 斷面收縮率 ψ % 疲勞強(qiáng)度 σ MPa 循環(huán) 周次 HL 793862 9661136 ≥12 4555 540 6 ≥1X10 D ≥620 793965 ≥10 ≥48 / / 螺桿泵抽油桿力學(xué)性能 由于目前螺桿泵均應(yīng)用于腐蝕性較小的普通油井中， 結(jié)合近些年油田螺桿泵抽油桿應(yīng)用實(shí)際效果，推薦使用 D 級(jí)和 HL級(jí)抽油桿作為螺桿泵井配套桿柱。 92 抽油桿管柱受力分析 | 一、螺桿泵抽油桿 | （四）螺桿泵抽油桿性能指標(biāo) 序號(hào) 規(guī) 格 屈服扭矩 Nm 極限扭矩 Nm 1 CYG22D ≥733 9381141 2 CYG22HL 9381019 11421343 3 CYG25D ≥1097 14031707 4 CYG25HL 14031525 17091977 5 CYG28HL 20222178 2440 2870 6 CYG36D ≥2397 30673731 7 CYG38D ≥2869 36704465 8 CYG42D ≥3669 46935717 螺桿泵抽油桿抗扭性能 由于螺桿泵抽油桿承受扭矩作用比較薄弱，因此，桿體及接頭的 抗扭性能是螺桿泵的重要性能指標(biāo)。對(duì)螺桿泵抽油桿進(jìn)行抗扭性能檢 驗(yàn)，有利于檢驗(yàn)抽油桿桿體、接頭螺紋及各種防脫結(jié)構(gòu)的承扭能力。 螺桿泵抽油桿及接頭的抗扭性能指標(biāo)如下表 。 93 抽油桿管柱受力分析 | 一、螺桿泵抽油桿 | （四）螺桿泵抽油桿性能指標(biāo) 螺桿泵抽油桿其它性能要求 螺桿泵抽油桿接箍硬度應(yīng)為 HRC 1623；桿頭及接箍螺紋除特 殊牙型外，一般應(yīng)滾壓、擠壓加工，其精度應(yīng)符合 SY/T5550或 SY/T5029標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)于空心抽油桿連接處的密封壓力不得低于 20 MPa，穩(wěn)壓 5 min，不得有滲漏；抽油桿圓柱度不得大于 mm、 桿體全長任意 1000 mm內(nèi)的直線度對(duì)于實(shí)心抽油桿不大于 2 mm；對(duì) 于空心光桿不大于 mm；桿體任何部位不得有裂紋，不得有折疊、 溝槽、夾雜等；產(chǎn)品應(yīng)在扳手平面或接箍表面上打印規(guī)格、等級(jí)、 分類代號(hào)、制造日期、廠名或廠標(biāo)；接箍標(biāo)識(shí)可標(biāo)在扳手方頸平面 或外圓上，做標(biāo)志時(shí)，應(yīng)采用不破壞接箍性能的標(biāo)志方法；桿體端 部應(yīng)分別安裝堵頭和保護(hù)罩，以保證螺紋接頭完好無損；抽油桿應(yīng) 整捆等尺寸包裝，層與層之間用墊木間隔，每捆桿至少用四個(gè)以上 鋼卡卡緊。 94 抽油桿管柱受力分析 | 一、螺桿泵抽油桿 | （四）螺桿泵抽油桿性能指標(biāo) 二、抽油桿力學(xué)分析 螺桿泵 是一種容積式泵，靠抽 油桿的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)泵工作，其工 作原理與常規(guī)往復(fù)式抽油泵的 工作原理是不同的，桿柱的受 力狀況也不一致，桿柱的受力 分析、桿柱強(qiáng)度的計(jì)算校核是 螺桿泵工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。 95 抽油桿管柱受力分析 | 二、抽油桿力學(xué)分析 載荷： Ff = ? D2 Fa = 4eD?P + (D2 ? d22 )P 96 h c 載荷： 自重 浮力 壓差 F = Fg + Ff + Fa Fg = mgL (P + P ) 4 ? 4 作業(yè)內(nèi)容 抽油桿管柱受力分析 | 二、抽油桿力學(xué)分析 | (一 )載荷計(jì)算 (一 )載荷 計(jì)算 = ?P 2? ?nD12 d 22 97 P f y a z x 扭矩： M=M +M +M (L?x)+M (L?x)+MN ?P ? q 2eDT 2? ? M P = Mf = k0(? +?0 ) ? f ? R Ma = ? ? Jd 作業(yè)內(nèi)容 抽油桿管柱受力分析 | 二、抽油桿力學(xué)分析