抽油杆柱疲劳失效的热处理因素分析

抽油杆断脱给油田造成了巨大的经济损失。以外螺纹接头断裂的抽油杆为研究对象,经过强度校核,其结构满足正常工作要求。对断口形貌进行宏观和微观观察,并对断杆进行硬度和金相组织分析,发现断口呈现疲劳及准解理混合断裂形貌,原因是热处理过程中过热影响了晶粒分布,降低了杆柱的韧性与塑性,增加了其脆性,导致抽油杆在外螺纹根部因应力集中而出现疲劳裂纹,并快速扩展,引起疲劳准脆性断裂失效。     

无磁钻铤开裂失效分析

为降低无磁钻铤失效事故,通过宏观形貌观察、渗透检验、理化性能试验、金相检测等试验,分析了宏观形貌、宏观裂纹、化学成分、冲击功、硬度、显微组织;采用扫描电子显微镜对失效部位的微观裂纹、断口和元素分布进行分析.结果表明,在外界腐蚀介质S和Cl元素以及应力的综合作用下,无磁钻铤表面萌生了应力腐蚀裂纹;随着腐蚀介质向裂纹尖端扩...     

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。     

Ф127mm S135型钻杆管体刺穿失效分析

通过力学性能测试、金相显微组织和断口分析,并结合钻杆的受力状态,对一例Ф127mmS135型钻杆刺穿失效原因进行分析。结果表明:钻杆管体的刺穿失效为腐蚀疲劳失效,疲劳裂纹起源于管体内加厚锥面消失部位对应的外壁腐蚀坑底部,当微裂纹扩展穿透壁厚时,高压泥浆刺穿,形成刺孔。     

φ22mm D级抽油杆失效原因分析

通过理化性能检测评价和采用扫描电镜微观分析方法对φ22 mm D级抽油杆发生的断裂、偏磨及腐蚀的失效进行了分析研究.结果表明:材质符合SY/T5029-2003标准要求;由于热处理工艺不当在组织中出现脱碳层,杆体韧性偏低,在交变载荷、偏磨及腐蚀共同交互作用下发生了腐蚀疲劳断裂;腐蚀主要因素是硫化物及硫酸盐还原菌所形成的H2S及高舍氯离子共同形成的腐蚀.     

HY型抽油杆应用性能分析与评价

抽油杆是连接抽油机与深井泵的动力传递装置,是有杆泵采油系统的重要组成部分,抽油杆失效直接影响机采系统的正常生产。鉴于此,对HY和HL型抽油杆的力学性能进行了试验对比分析。试验结果表明:表面质量、淬硬层深度和抗拉强度是影响疲劳性能的主要指标,过渡区和扳手方占断裂位置的77.8%,任何一项力学性能指标达不到最优数值,其疲劳性能试验循环周次就会远低于106,无法满足标准规定值;目前所有HY型抽油杆的扳手方和台肩位置全部未见明显淬硬层;其组织不均匀,为屈氏体+回火索氏体;杆体表面淬硬层全部存在不均匀的问题,造成过渡区、扳手方和淬硬层不均匀是疲劳裂纹的启裂核心,形成扩展区和瞬断区后发生疲劳断裂。研究结果可为HY型抽油杆的检验和现场应用提供参考。     

D级抽油杆20CrMo钢疲劳裂纹扩展速率及门槛值

通过对D级抽油杆20CrMo钢疲劳断裂的实验研究,得出抽油杆的螺纹段、杆体、过渡段和扳手方段疲劳裂纹的扩展速率及门槛值。同时分析了不同应力比对材料疲劳裂纹扩展速率及门槛值的影响。     

30CrMo光杆断裂失效原因分析

通过断口分析、显微组织观察、硬度分析和力学性能试验对发生断裂的喷焊光杆的断裂原因进行了分析。分析结果表明,光杆杆体采用30CrMo合金钢制造,杆体的理化性能符合SY/T 5029—2013标准的要求,但光杆喷焊层的硬度低于SY/T 5029—2013标准的要求。由于喷焊层下杆体表面硬度较低和喷焊层厚度较薄,疲劳裂纹在喷焊层与杆体外表面的界面处萌生,并在使用中逐渐扩展,从而导致喷焊光杆发生了早期疲劳断裂。建议改进喷焊光杆热处理工艺和喷焊工艺,预防此类失效事故的发生。     

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。     

Φ127 mm G105钻杆管体刺漏形成原因分析

某井一钻杆在服役的过程中发生了刺漏现象,为了查明此钻杆刺漏形成的原因,对失效钻杆样品进行了宏观分析、材料化学成分分析、力学性能分析和金相显微组织分析;对刺孔微观形貌及周围划痕底部金相微观形貌进行了测定和分析;对刺漏的形成过程进行了有限分析和推理.结果表明:钻杆刺穿属于疲劳失效,疲劳裂纹的形成与钻杆外壁周向划痕有直接的关...     

30CrMoA抽油杆失效分析

为了研究抽油杆的失效原因和减少抽油杆的断井事故,对现场取回的抽油杆失效样品进行几何尺寸测量和理化性能检测,并对断口进行宏观、微观分析及载荷分析。检测及分析结果显示,抽油杆几何尺寸、理化性能符合相关标准要求,满足其使用性能要求;断口起源于机械损伤部位,随着周期性的载荷作用,疲劳损伤不断积累,最终导致抽油杆扳手方发生疲劳断裂,裂纹宏观及微观均呈现疲劳裂纹扩展特征。失效分析结果表明,要保证抽油杆的使用安全,除产品质量这一重要因素外,对抽油杆的使用过程进行监测控制也是很重要的环节。     

基于损伤力学的HL级抽油杆疲劳分析研究

抽油杆在使用过程中受到损伤会对其安全性能造成影响。为分析损伤对HL级抽油杆安全性能的影响程度,根据损伤力学原理建立了抽油杆疲劳损伤演化模型,采用有效应力法与ANSYS有限元软件,对裂纹损伤、蚀坑损伤和偏磨损伤3种损伤形式下HL级抽油杆的剩余疲劳寿命进行了数值模拟。通过正交试验分析了3种损伤形式下深度、宽度、角度等影响因素对HL级抽油杆剩余疲劳寿命的影响,并利用多元回归方法得到了疲劳寿命与影响因素的关系式。模拟结果表明,3种损伤形式下影响抽油杆疲劳寿命的因素,按影响程度高低排列:裂纹损伤,依次为裂纹的位置、角度、深度和宽度;蚀坑损伤,依次为蚀坑的位置、深度和半径;偏磨损伤,依次为偏磨的位置、深度和长度。3种损伤形式下HL级抽油杆疲劳寿命与影响因素回归关系式的调整决定系数分别为82.0%、94.0%和90.9%。研究结果表明:损伤位置对HL级抽油杆疲劳寿命的影响极其显著;裂纹深度、角度,蚀坑深度和半径及偏磨深度的影响显著;裂纹宽度也有一定影响。3种损伤形式下HL级抽油杆疲劳寿命与影响因素的回归关系式,可为判断HL级抽油杆的剩余寿命提供依据。      

抽油杆疲劳断裂研究——寿命预估

本文以随机疲劳观点,对抽油杆疲劳断裂——寿命预估进行了研究。在生产厂与油田现场的调研基础上,采集了具有代表性的19口油井的抽油杆信号,并编制了载荷谱。在理论分析上用名义应力法、局部应力应变法、断裂力学方法等预估抽油杆寿命。在实验上,对抽油杆进行模拟程序加载疲劳试验。通过调查统计、理论预估和模拟试验三者的研究,得到了三者较为吻合的具有存活率99.9%的寿命值。由此提出C级抽油杆的“目标寿命”值。通过初探提出对抽油杆研究的八条建议,为下一步研究作好基础准备。     

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。     

史南油田抽油杆偏磨断裂原因分析及防治对策

针对现河采油厂史南油田抽油杆使用过程中存在的问题，对现场暴露出的抽油杆疲劳断裂、杆管弯曲造成杆管之间的偏磨现象进行了全面系统的分析，提出了有针对性的措施防止现场抽油杆偏磨、断裂。     

抽油杆疲劳寿命计算研究

抽油杆是有杆抽油中三抽设备的关键部件之一。其服役寿命直接影响油井的产量、失效概率以及修井作业的成本,准确预测其疲劳寿命具有十分重要的意义。对直井和定向井分别建立了计算抽油杆轴向载荷的数学模型,计算出了抽油杆所受的轴向力。同时,建立了疲劳寿命的预测模型,计算了不同形状裂纹的几何形状因子和应力强度因子。并根据以上理论,编写了计算机程序,能计算有初始裂纹和无初始裂纹抽油杆柱的疲劳寿命。采用Forman模型预测抽油杆疲劳寿命,其特点是在Paris模型的基础上考虑了应力比R,计算结果更加准确。同时,分析比较计算结果可得:裂纹初始长度对抽油杆柱的使用寿命影响较大。文中给出的方法简单,精度较高,便于工程应用。     

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。     

抽油杆接箍失效分析

对现场使用失效的2种抽油杆强化接箍试样进行宏观形貌、微观形貌、化学成分、硬度及金相组织等分析。结果表明：一种接箍的失效是由于表面强化层厚度较薄引起的;另一种接箍失效原因是表面强化层硬度低、质地疏松且存在微裂纹,强化层与基体结合不紧密,基体组织为带状组织,组织存在缺陷。