20CrMo钢短裂纹行为和抽油杆表面允许裂纹深度

研究了抽油杆材料20CrMo钢穿透长、短裂纹和表面长、短裂纹在近门坎区的裂纹扩展行为。结果表明：短裂纹比长裂纹的裂纹扩展速率更快，门坎值更低，表面允许裂纹深度更小。因此，用长裂纹扩展速率和门坎值计算抽油杆剩余寿命，比考虑短裂纹效应的要高，最好使用裂纹扩展速率与有效应力强度因子幅计算抽油杆的剩余寿命。用短裂纹的门坎值重新计算了D级抽油杆各关键部位允许存在的裂纹尺寸。     

抽油杆杆体表面裂纹应力强度因子的研究

根据断裂力学中的应力强度因子来研究抽油杆杆体部位表面裂纹的变化，从而对抽油杆杆体部位表面裂纹缺陷进行定量评定，并用疲劳裂纹扩展法求应力强度因子，其优点是可以在接近真实裂纹构件的情况下，用试验分析方法研究应力强度因子问题。     

抽油杆螺纹段表面裂纹应力强度因子实验研究

使用James-Anderson方法,通过实验得到了抽油杆杆头螺纹段带预紧力情况下螺纹根部部分椭圆表面裂纹最深点和表面点的应力强度因子表达式。实验过程中,把20CrMo钢5/8英寸抽油杆杆头螺纹段带预紧力的试件,用应变片控制施加的预紧力使之满足工程实际,然后用降载勾线技术描绘出了螺纹根部横截面上缺陷源的疲劳扩展线,由此取得了一系列疲劳裂纹扩展速率数据,并结合疲劳断裂力学标准试样测定的材料性能,得出试件螺纹段螺纹根部部分椭圆表面裂纹最深点和表面点的应力强度因子幅值。再引入这二点应力强度因子正则系数Ya、Ys,又得出一系列相对于顿裂纹形状a/c,和相对深度a/r的Ya、Ys数据。再用拟合法得到函数Ya(a/r,a/c),于是得出应力强度因子表达式。将表达式用于估算试件的疲劳寿命,估算表明,与实验结果符合。证明表达式的正确性,可以在工程上实用。     

D级抽油杆疲劳裂纹扩展期剩余寿命预测

测定了四种常用Ｄ级抽油杆用钢在空气和３．５％ＮａＣｌ水溶液腐蚀条件下的裂纹扩展速率，计算了当抽油杆存在不同尺寸可扩展裂纹时的剩余寿命。结果表明，当杆体上存在深０．１ｍｍ可扩展裂纹，使用应力为１１７．６～３７２．６ＭＰａ时，尚可工作两个月到两年。裂纹扩展期的扩展规律表明，任何一种能引入表面残余压应力的表面强化方法，都可以提高抽油杆的使用寿命。     

抽油杆表面缺陷及裂纹分析

根据抽油杆锻造表面缺陷检测和实物疲劳试验，分析了抽油杆各部位的表面缺陷形态及表面裂纹形态。为抽油杆锻造质量评定和疲劳寿命预测提供了裂纹模型。指出抽油杆表面缺陷主要是锻造皱褶所引起的微小裂纹，尽快改进锻造成型工艺，减少这种微小裂纹，是抽油杆生产厂应予重视和解决的问题。     

抽油杆扳手方段存在表面缺陷时的剩余寿命

以抽油杆材料疲劳裂纹扩展速率为依据，对抽油杆扳手方段存在半椭圆表面裂纹、角裂纹和直边裂纹时的剩余寿命进行了分析、推导计算，得到了便于工程应用的剩余寿命图线，为抽油杆缺陷评定提供了依据。     

抽油杆杆体表面裂纹门槛尺寸的可靠性分析

在实测抽油杆材料疲劳裂纹扩展门槛值的基础上，采用Monte-Carlo数值模拟方法，获得了20CrMo钢D级抽油杆杆体表面裂纹在一定可靠度下的门槛尺寸ath。它为油田对抽油杆杆体表面裂纹进行评定提供了依据。     

抽油杆剩余寿命与初始表面裂纹形状关系研究

在简要介绍了能量差率法求解抽油杆表面半椭圆裂纹应力强度因子的基础上,对抽油杆剩余寿命与初始表面裂纹的关系做了进一步的研究。结果表明,抽油杆表面裂纹的初始裂纹面积与抽油杆的剩余寿命是对应的关系,利用试验手段确定抽油杆表面裂纹的初始裂纹面积,就可以确定其寿命。此结论对于工程实际中应用无损探伤技术预测抽油杆剩余寿命有重要价值,可大幅度缩减抽油杆剩余寿命预测的时间及工序。     

X70管道钢在碳酸盐/碳酸氢盐溶液中的疲劳裂纹扩展试验研究

完成了一组X70管道钢预制裂纹试件在碳酸盐/碳酸氢盐溶液中阴极保护条件和3种载荷频率(0.1、1.0、5.0 Hz)下的疲劳裂纹扩展试验。结果表明,在较高的载荷频率下,裂纹的扩展以机械作用为主,高pH值的腐蚀环境的影响不明显;如果载荷频率较低,高pH值环境则会促进裂纹的加速扩展。出乎意料的是,其中有2个试件的裂纹在预裂后停止了扩展,而在裂尖表面出现了蚀坑和开裂,这一现象进一步说明循环载荷可以破坏钝化膜的形成,从而导致表面裂纹萌生。     

D级抽油杆表面允许裂纹深度的估算

介绍了国内外七种Ｄ级抽油杆用钢的疲劳门坎值的测定。结合对抽油杆各特征部位半椭圆裂纹应力强度因子Ｋ的有限元计算，用断裂力学方法估算了各特征部位允许存在的裂纹尺寸。结果表明，允许裂纹深度α与使用应力σ之间存在有α＝Ａ／σ的关系。当抽油杆的抗拉强度符合ＡＰＩ规范１１Ｂ规定的σｂ＝７９３～９６５ＭＰａ时，七种材料的门坎值基本相同。当使用应力在疲劳极限附近处为３７２．６ＭＰａ时，抽油杆杆体表面存在有深度为０．１３～０．２７ｍｍ的裂纹，杆头锻方处存在有深度为０．６０～１．０２ｍｍ的裂纹，这些裂纹均不会扩展。     

D级抽油杆用钢断裂韧性的评定

论述了对D级抽油杆用钢的断裂韧性进行评定的试验方法。试验结果表明,利用带环形裂纹的圆柱试样测得的抽油杆材料断裂韧性值与实际抽油杆的断裂韧性值完全一致。由此可见,利用这种方法来评定抽油杆的疲劳与断裂过程更加合理和精确。     

NTD300系列杆管级别分选系统应用

把级别混淆的抽油杆管下入井下，将导致杆管断裂、脱落等事故。大港油田从江汉机械研究所引进了NDT300系列杆管级别分选系统，有效地解决了杆管级别在线分选的问题。文章论述了该系统的工作原理、功能、特点及应用情况。     

几种连续抽油杆的分析与比较

文章介绍了国内目前推广使用的几种连续抽油杆，对连续抽油杆和普通抽油杆的分析比较表明，连续抽油杆有着普通抽油杆无法比拟的性能。它可克服普通抽油杆在机械采油中难以解决的问题，尽快地学习、掌握和使用连续抽油杆。对于石油工业的发展有着现实意义和深远意义。     

用表面感应加热淬火和喷丸提高抽油杆疲劳强度的研究

对生产Ｄ级抽油杆用３５ＣｒＭｏ钢经表面感应加热淬火和喷丸，可提高抽油杆的疲劳强度。试验结果表明，用国产３５ＣｒＭｏ钢，经适当的表面感应加热淬火和喷丸，可以生产出疲劳极限达到或超过美国ＥＬ级的超高强度抽油杆。为进一步提高超高强度抽油杆的疲劳极限，除保证有合理的表面感应加热淬火和喷丸工艺外，必须保证试样心部材料有足够的强度。     

抽油杆疲劳强度的可靠度计算模型

提出了常规疲劳强度设计方法和API设计方法中存在的参数不合理且无可靠性指标的问题;分析了抽油杆承受的随机工作应力并给出了处理方法;提出了抽油杆疲劳极限分布的确定方法;在已知抽油杆应力、一定应力比下的疲劳强度分布的前提下,得出了抽油杆在任意应力比下的当量疲劳强度分布,并利用应力-强度干涉模型提出了抽油杆疲劳强度的可靠度计算方法.     

碳纤维复合材料抽油杆应用技术进展

碳纤维复合材料抽油杆是近几年来兴起的一种新型柔性抽油杆,具有轻质、高强度、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳及结构功能一体化等优异性能,成为解决传统抽油杆失效问题很有发展前途的重要方法之一.文章综述了碳纤维复合材料抽油杆的性能、应用技术及其进展情况,简要叙述了前期应用失效的原因.文章认为,碳纤维复合材料抽油杆配套设备开发与应用属于一项系统工程,重点应放在作业车和配套采油工艺的研究上,应用技术开发是制约碳纤维复合材料抽油杆大规模推广的亟待解决的问题.     

抽油杆涡流检测及DWK型检测探头架

在介绍抽油杆涡流检测的基本原理并对四种涡流检测方案进行比较的基础上,阐明了抽油杆涡流检测对探头架的要求,即探头架必须具有张合、随动、浮动、变径、调心和耐磨的功能,同时介绍了探头架的配套系统。最后着重论述了DWK型涡流检测探头架的工作原理,并给出了其性能指标。     

18年来我国抽油杆的科技进步与研制成果

18年来我国抽油杆制造厂由2家发展到27家,年生产能力由200万m提高到2693万m,品种由1种发展到12种;有16家普通抽油杆制造厂获得生产许可证,18家制造厂通过ISO9002或ISO9001认证,5家制造厂获得API会标使用权;抽油杆的质量和数量满足了国内油田原油开采的需要,还出口到11个国家;全国已形成由抽油杆制造厂、油田和19个研究单位组成的高水平抽油杆研制队伍,取得了39项科研成果。为了进一步提高我国抽油杆的研制水平,建议把主要力量放在稳定和提高常规抽油杆的生产技术水平上,研制抽油杆锻造机械手、杆头不旋转加工自动线和接箍加工自动线;加大推广应用空心抽油杆、电加热抽油杆、超高强度抽油杆、非调质钢抽油杆、玻璃钢抽油杆、防腐抽油杆和柔性抽油杆的力度;研制超高强度空心抽油杆、摩擦焊接抽油杆、连续抽油杆、螺杆泵专用空心抽油杆和新型超高强度强韧性抽油杆。     

粘弹性流体法向应力对抽油杆偏磨的影响机理

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、抽油杆柱严重偏磨的现象,为此开展了粘弹性流体水动力学理论和试验研究,得出了粘弹性流体在抽油机井筒内的流动规律及对抽油杆柱法向应力的影响规律,定量测出了粘弹性流体对抽油杆柱的法向应力值和抽油杆柱产生的偏心率.提出了粘弹性流体的法向力是造成抽油机井杆管偏磨的主要原因,建立了法向力作用下抽油杆纵向横向弯曲模型,并提出了抽油杆加扶正器和底部加重的综合防止偏磨措施,应用于大庆油田获得了较好的经济效益.