西安石油大学采油工程课程设计
3.3 抽油杆柱设计（采用近似等强度组合设计方法）
所对应的抽油杆直径为22×19×16。在《采油工程（第二版）》中推荐：合金钢抽油杆比例为13×87。另外，最大悬点载荷为70KN,光杆最大冲程为2.1m,最大冲次
?112min,减速箱曲柄轴最大允许扭矩为26KN·m.
在设计抽油杆柱时必须满足：
（1）抽油杆应具有足够的抗疲劳强度的能力； （2）抽油杆的重量应尽量小。
由《采油工程手册（上册）》P—436查得，抽油杆柱有关参数：
表3-3 每米抽油杆的质量
直径（mm） 16 19 22 杆柱截面积（cm2） 单位长度的重量（kg/m） 2.01 2.84 3.80 1.67 2.35 3.14 根据前面推荐的比例并经过计算， 2wmaxd12?d270222?192281.4X1?????Bd1?d20.0732Lp22?19LpB?0.065878Lp(1?0.128?l?0.225)?0.065878?Lp(1?0.128?0.892?0.225)?0.0732Lp22Wmaxd2?d370192?162330.3X2?????Bd1d20.0732Lp19?16Lp
X3?1?281.4330.3?LpLp可得：
直径为22mm杆柱的长度为281m，直径为19mm的杆柱长度为330m，直径为16的
杆柱长度为1389m
各级抽油杆柱在空气中的质量：
W?16?1389?9.81?1.67?22346.79?N?W?19?330?9.81?2.35?7445.79?N?
W?22?281?9.81?3.14?8462.79?N?14
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在计算时，选择经验公式：
pmax?(wr?wl')(1?sn)137 （3-1）
（因为它可用于中深低速的油井，而且考虑了液柱的动载） 对于第一个截面：
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杆柱自重 Wr=22346.79+7445.79+8462.79=38255N 液柱在柱塞面积上的重力(柱塞面积为6.16 cm2):
Wl'=6.16×0.0001×2000×9.8×892=10781(N)
P'max?(Wr?Wl)(1?sn137) =(38255+10781) ×(1+2.1×6/137)
=53533(N)
Pmin?Wr'?Ird??fL(?sn2rrs??l)?wr1790(1?l) =(2.00×1389+2.85×330+3.8×281) ×(7.85-0.892) 9.81×0.1-(38255×2.1×62×0.75)/1790
=31459（N) ?max?Pmaxf?53533380?140.88(N/mm2) r?Pminmin??31459/380?82.79(N/mm2f) r循环应力的应力幅：
??max??min82.79a?2?140.88?2=29.045(N/mm2) 折算应力：
?c??a?max?29.045?140.88?63.97(N/mm2)
?c<90N/mm2
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（3-2）
（3-3）
（3-4） （3-5） （3-6）
（3-7）
×
因此，它满足工程要求。 对于第二个截面：
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杆柱自重 Wr=22346.79+7445.79=29793 (N)
液柱在柱塞面积上的重力(柱塞面积为6.16cm):
2Wl=6.16×0.0001×200×9.8×892=10781(N)
Pmax?(Wr?Wl')(1?sn)137
' =(29793+10781) ×(1+2.1×6.4/137) =44541(N)
Pmin?Wr?Ird??'sn2rfrL(?s??l)?Wr(1?)1790l
=(2.85×330+2.00×1389)×(7.85-0.892) ×9.81×0.1 -(29793×2.1×6.02×0.75)/1790
=24438(N)
?max?Pmax445412??156.28(N/mm)fr285
?min?循环应力的应力幅：
Pmin24470??85.86(N/mm2)fr285
?a??max??min2?2156.28?85.86?35.21(N/mm2)=35.21(N/mm)
2折算应力：
?c??a?max?74.18(N/mm2)
?c﹤90N/mm
2因此，它满足工程要求。 对于第三个截面：
201
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杆柱自重 Wr=22347(N)
2cm液柱在柱塞面积上的重力(柱塞面积为6.16):
Wl=6.16×0.0001×2000×9.8×892=10781(N)
Wmax?(Wr?Wl')(1?sn)137
' =(22347+10781) ×(1+2.1×6.0/137) =36162(N)
Wmin?Wr?Ird??'sn2rfrL(?s??l)?Wr(1?)1790l
=(2.00×1389)×(7.85-0.892) ×9.81×0.1 -(22347×2.1×6.02×0.75)/1790
=18254(N)
?max?Pmax361622??180.81(N/mm)fr200
?min?循环应力的应力幅：
Pmin18254??91.27(N/mm2)fr200
?a??max??min2?2180.81?91.27?44.77(N/mm2)=44.77(N/mm)
2折算应力：
?c??a?max?89.97(N/mm2)
?c﹤90N/mm
2因此，它满足工程要求。 由于所用的抽油杆柱设计结果：
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