抽油机井油管断裂失效状态分析

1.概述 目前，国内外原油的开发大都采用有杆抽油系统。有杆抽油系统是由地面动力机、抽油泵、油管、套管等主要部件组成。在原油开采过程中，各个部件在任何时候都是不可缺少的，如果某个环节出现问题，都会造成相应单井停产。油管失效并不少见，以大庆油田采油一厂为例：1994年修井作业291口，其中油管失效78口；1995年修井作业206口，其中油管失效43口；1996年修井作业414口，其中油管失效154口；1997年修井作业402口，其中油管失效139口。由此可见，研究油管应力变化，界定油管失效发生与否，对改进有杆抽油系统其它部件的结构设计，减少失效发生具有重要意义。     

抽油机井油管断裂失效性质的判定

油管内壁载荷谱测定进一步明确了油管在工作状态下承受轴向拉 -拉交变载荷 ,其断裂部位全部在应力集中的齿根处。对油管断口进行了宏现和微观形貌分析。宏观上可明显观察到疲劳断口的裂纹扩展区和瞬断区 ;微观上在少数油管断口中观察到了典型的疲劳辉纹 ,在很多断口上观察到了疲劳台阶和二次裂纹。由此可以断定油管断口属疲劳断口 ,油管的断裂失效性质是疲劳断裂。     

典型钻铤连接螺纹断裂失效分析及防范措施

本文着重介绍了94年新疆石油管理局三起典型钻铤失效事故，分析了钻铤工作条件和受力状况及失效的原因，在失效分析基础上提出了钻铤早期失效的防范措施。     

油管柱在抽油过程中的应力测定

为了探究抽油井油管断裂的原因和破坏机理，采用油管柱载荷传感器对悬挂和抽油状态下的油管载荷进行了测试。根据测试结果分析可知，油管柱悬挂在井口及抽油过程中所受扭矩很小，可忽略不计；油管弯曲应力随机性很大，因受油井狗腿度、油管弯曲度和工人操作技术等影响，油管悬挂在井口有时会出现较大弯曲应力；油管受力复杂，在同一截面上各点的应力大小不同，既要考虑最大拉弯组合应力引起的油管破坏，还要考虑循环特征值较小时油管的疲劳问题。     

活塞杆断裂失效分析

针对一台往复式主风机的活塞杆断裂事故,对活塞杆的化学成分、金相组织及断口进行分析,找出了断裂原因,提出了制造过程中存在的问题以及防止类似问题的发生应采取的措施。     

油气输送管的断裂失效分析

本文作者根据自己长期从事失效分析工作的实践，论述了油气输送管断裂失效分析的思路和程序，举例阐述了油气输送管的断裂失效特点及失效分析方法。     

锅炉给水泵轴的断裂失效分析

本文分析了两台锅炉给水泵轴的断裂失效问题,并在截取其一段材料以及对断口进行了金相、热处理、电镜和力学性能分析后指出,泵轴材料韧性低,缺口脆化和表面加工质量差是导致泵轴断裂的主要原因。     

抽油机井油管的疲劳强度及其疲劳断裂分析

分析了抽油机井油管的载荷形式、表面加工状态、特别是螺纹齿根结构特点对疲劳强度的影响,估算出了螺纹根部的疲劳强度;模拟油管工况,对符合API规范要求的螺纹根部的局部应力应变进行了计算,揭示了具有无限疲劳寿命时的螺纹根部的疲劳特性;基于螺纹根部的疲劳强度和疲劳特性,采用应力寿命法(Goodman关系)计算出了现用油管螺纹根部所能承受的极限应力幅;依据以上各项研究结果,从量化方面对现用油管的疲劳断裂失效进行了分析和论证。     

压缩机活塞杆断裂失效分析

锦州石化分公司连续重整装置的一台4M40压缩机在运行四个月后,发生了活塞杆断裂失效,为此委托中国科学院金属研究所对压缩机活塞杆的化学成分,力学性能及金相组织进行了分析,从而判断出活塞杆的失效是由于活塞内的刮油环弹簧的碎断造成活塞杆的疲劳断裂。     

钻铤连接螺纹断裂失效分析及结构优化

针对钻铤断裂事故,建立了2种普通API钻铤螺纹连接部位的有限元模型,并用有限元方法分析了不同模型在不同钻压条件下的应力分布情况,同时对API标准应力减轻槽的钻铤公头螺纹连接部位进行了结构优化。以公头螺纹连接处2个过渡圆角半径R1、R2为设计变量,分析了在一定条件下不同尺寸的R1、R2所对应的螺纹连接处应力的分布情况,改进的螺纹应力减轻槽可有效降低螺纹连接处的应力集中水平,并成功解决了库尔德地区钻铤螺纹断裂失效事故。     

抽油机井防偏磨综合配套技术

中原油田分公司濮城油田已进入高含水开发后期，井下技术状况逐渐变差，在抽油井生产过程中，井下管杆偏磨严重，躺井数增加，已严重影响抽油井的正常生产，增大了油田开发成本，为此，研究开发了抽油井井下“三位一体”结合防偏配套技术，通过技术的实施，效果明显，具有较大的推广应用价值。     

抽油机斜直井杆管接触与磨损力学模型

斜直井中抽油杆在上下往复运动过程中,轴向力周期性地拉压变化:受拉时,抽油杆在扶正器限制下被拉直,不与油管发生接触;受压时,当抽油杆所受的压力大于临界压力值,将发生失稳,失稳过大会与油管接触并伴有接触力.接触力的存在对抽油杆柱与油管的安全生产极为不利,特别是高含水油井,抽油杆与油管间发生水性研磨,将增加抽油杆的断脱几率或加快油管磨穿速度.从杆管接触理论关系出发,利用力矩原理,计算杆管接触力的大小;结合现场井下作业油管创口形态,建立理论示功图条件下的油管柱创口模型,预测油管磨穿时间,并利用缝隙流理论预测了漏失量.通过该方法计算得到的油管磨损理论创口形态与现场实际较为接近,针对复杂示功图可用近似标准示功图代替.     

酸化与排液联作工艺在油田的应用

针对青海油田酸化后采用抽子抽汲排酸中存在抽汲深度浅、抽汲强度低、残酸排出量少、排液速度慢、时间长,从而导致酸液对油层造成二次沉淀污染等问题,研究开发了酸化与排液联作工艺,并研制了与该工艺管柱配套使用的滑套式喷射泵和液压封隔器.经现场应用表明,该工艺在缩短作业工期,减轻现场工人劳动强度的同时,具有连续排酸、抽吸液面深、返排及时且解堵效果明显等优势,有效防止了酸液二次沉淀对油层造成的污染.     

水平井射孔枪的应用

钟平1井是江汉油田首轮的2口要求射孔的水平井。针对施工中的技术难点，对水平井射孔器材提出了严格的技术要求，并做了大量的地面试验。同时根据井况，设计了水平井射孔管柱，制定了详细的射孔施工方案和安全措施。取得了较好的效果。     

西部某气井油管螺纹脱扣失效分析

西部某气井使用的L80钢Φ88.90 mm×6.45 mm 外加厚油管螺纹接头发生了脱扣事故,为了探寻螺纹脱扣失效的原因,对失效样品进行了化学成分、拉伸性能、夏比冲击、洛氏硬度等理化性能检验,并对随机抽取的同批次未使用油管进行了螺纹检测、全尺寸试验等相关试验。结果表明,所用油管理化性能、螺纹参数、实物试验均符合相关标准要求,该失效为低载荷滑脱失效,主要是由于现场操作上扣过程中发生了错扣,引起油管螺纹粘扣,导致螺纹的连接强度大幅度降低。     

杆式抽油井油管应力与强度分析

针对大庆油田高含水期强化开采过程中出现杆式抽油井液位下降严重导致油管频繁断裂的情况，对杆式抽油井油管应力和强度进行了分析，指出由于井液浮力和阻尼减小，油管剧烈的自由振动可引起疲劳损坏，这是大庆某些采油厂频繁发生油管断裂的主要原因。据此，相应提出了预防油管断裂的五条措施。     

水力活塞泵采油管柱受力分析

针对我国油田水力活塞泵采油井完井管柱存在弯曲，导致水力活塞泵故障率增高的状况，提出了运用钻柱弯曲理论与计算公式进行处理采油管柱的方法。给出了水力活塞泵采油井完井采用压重式封隔器坐封的最小坐封力、中和点、产生弯曲的各种轴向力和弯曲形成后的螺距等参数的计算公式，并进行了实例计算。     

基于相似识别的抽油机井故障检测与诊断研究

抽油机井故障检测与诊断对管控油田平稳生产、保证油田效益意义重大。论文研究了基于相似识别的故障检测与诊断方法,采用融合二分类和三元组损失的深度学习网络提取示功图图形趋势特征,构建抽油机标准特征库与故障特征库并进行更新维护,在检测到与标准特征库不相似的示功图时检索故障特征库以实现诊断。实验结果表明,该方法能够有效检测抽油机井故障,减少误报率,并在检测到异常时检索故障库实现故障诊断。