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大庆油田实施聚合物驱油以后,出现了抽油杆受力状况恶化、抽油杆柱偏磨严重、杆管断脱,检泵周期缩短等问题,造成上述现象的主要原因是产出液具有粘弹性,本文围绕聚合物溶液在抽油机井筒中流动的问题进行研究。 本文首先开展粘弹性流体水动力学理论研究,找到适合描述聚驱井产出液的粘弹性流变特性规律的Oldroyd-Maxwell本构方程,建立了粘弹性流体在井筒内的流动方程,求解出了流场的速度分布,分析了抽油杆所受的法向力是由流场的非对称性和流体的弹性引起的,找到了法向力的计算方法,从理论上说明聚驱后抽油机井筒中存在法向应力,产出液中具有的弹性和抽油杆柱的偏心是产生偏磨的根本原因。 然后进行聚合物溶液流动试验研究,通过试验的方法定量地测出了聚合物溶液对抽油杆柱的法向应力值和抽油杆柱产生的偏心度,确定不同浓度的聚合物溶液条件下,法向力大小与流速及抽油杆偏心度的关系,探讨了井筒内聚合物溶液流过抽油杆接箍、扶正器、泵阀及泵筒时阻力大小的变化规律。得出抽油杆管严重偏磨及检泵周期缩短的根本原因并不完全是聚合物驱后上顶力增加造成的。 结合理论和实验研究得出聚驱抽油杆在井筒内聚合物溶液中运动时存在法向力,它是产生其偏磨的根本原因。为制定减缓和防治杆管偏磨措施提供理论指导。