用于实际井筒中往复式抽油杆柱三维动态配置的构建方法

《Scientific Reports》：Construction method for three-dimensional dynamic configuration of reciprocating sucker rod string in actual wellbore

　　

摘要

抽油杆串作为杆式抽油生产系统的核心组件，具有超薄的几何结构。在井下往复运动过程中，它容易出现复杂的三维空间变形，并可能与套管内壁发生接触，从而导致偏心磨损；在严重情况下，甚至可能导致断裂等机械故障。由于理解并减轻套管与抽油杆之间的偏心磨损现象需要准确掌握抽油杆串的动态空间形态，本研究提出了一种方法来计算其在往复运动过程中的三维空间结构。该方法基于抽油杆串在套管内的三维耦合动力学模型，结合了屈曲稳定性理论，并采用了平滑过渡条件以确保抽油杆串在不同屈曲模式下的连续变形。最后，通过工程案例研究了抽油杆串在往复运动不同阶段在套管内的三维空间形态变化情况；同时，阐明了动态井底压力在触发屈曲模式转换中的关键作用。