H级抽油杆许用应力计算及疲劳寿命预测方法

为了有效使用H级抽油杆,对其许用应力计算方法和疲劳寿命预测方法进行了研究。在对H级抽油杆进行室内拉伸试验的基础上,计算了其抗拉强度与屈服强度的比值,根据该比值将H级抽油杆API最大许用应力计算系数由0.562 5修改为0.716 3;拟合建立了H级抽油杆的应力-疲劳曲线,折算了H级抽油杆在应力比为0.1条件下的极限疲劳应力;通过H级抽油杆在不同介质中和不同冲次下的疲劳测试,获得了含水率和冲次与抽油杆寿命的关系。研究的H级抽油杆许用应力计算及疲劳寿命预测方法,在长庆油田杏南作业区10口井进行了应用,结果表明,利用该方法对H级抽油杆进行优化设计可以改善其受力条件,充分发挥H级抽油杆的性能,使其满足现场生产对杆柱应力、寿命的需求。      

连续油管取代抽油杆的有杆泵实验研究

在Ａｒｇｅｎｔｉｎａ进行的一项实验表明：在浅井、边缘井或低产井中,连续油管可取代抽油杆带动深井泵,同时用作生产管柱,由于这种抽汲系统所需井眼小,失效率较抽油杆和杆联结低,故可望节约大量成本。     

抽油杆柱下部失稳分析与加重杆设计方法

在有杆泵抽油过程中，抽油杆柱下行过程中受到阻力。在其下部自重不能抵消阻力．处于受压状态。当压力增大到一定程度时，抽油杆发生弯曲变形，这种弯曲变形在油管内径的约束下，呈螺旋状。杆柱失稳弯曲至少有三方面的危害：①增大冲程损失，降低泵效；②增加超应力破坏的机会；③增大杆管间的磨损，容易造成抽油杆断脱和油管漏失。     

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。     

关于钢丝绳抽油杆抽油技术的发展前景

自从1996年,笔者在中国石油和石化工程研究会第6届年会上发表《关于我国发展柔性连续抽油杆的几点看法》[1]以来,据不完全统计,钢丝绳抽油杆抽油技术已在华北、青海、大港、中原、辽河、大庆、冀东和胜利等油田相继试用,总共下井90余口[2]。尽管这项技术已初步显示出其优越性(由于没有接箍,可避免一般抽油杆断脱事故和消除活塞效应、提高泵效等),从而引起一些油田的关注,但由于其技术还有待完善,至今还没有在我国采油生产中产生较大影响,以至对它的发展前途产生了疑问。应当指出,采用我国具有自主知识产权的特种钢丝绳抽油杆取代常规抽油杆…     

有杆泵井下空气包设计及分析

随着国内各油田相继进入开发中,后期,大泵强采生产工艺普遍应用,类似流体惯性引起的系统设备超载问题日渐突出,为了减少液柱惯性效应对系统设备的损坏,在井下空气包已有研究成果的基础上,设计了一种安装在抽油杆上的下空气包装置。这种设计与美国的皮囊式阻尼器以及以前设计的安装在油管上的安装相比,设计更为准确,油田使用和维修更为方便;对影响井下空气包设计的主要因素进行了分析,这有利于油田在设计、制造和使用空气包时,科学的选择不同的井况、抽汲参数以及合理的流体载荷惯性降低百分比,使这种装置在满足降低流体惯性载荷的前提下,空气包更易于加工。     

采用喷丸强化工艺提高抽油杆的疲劳寿命

在对20CrMoD级抽油杆的小试样和实物试样进行喷丸强化及疲劳试验的基础上,分析了影响喷丸强化效果的因素,提出了适合于抽油杆喷丸的工艺参数。试验表明,喷丸强化可使抽油杆的腐蚀疲劳寿命提高1倍以上。     

抽油杆井口无损探伤装置的研制及应用

对于有杆泵采油井，抽油杆缺损是影响抽油井免修期最主要因素之一。抽油杆缺陷井口探伤检测装置是根据电磁感应涡流原理设计研制的，解决了油井作业过程中对抽油杆缺陷的探伤检测问题，从而淘汰缺陷超值杆。315口井抽油杆的现场应用情况表明，该装置保证了下井抽油杆的质量，解决了人工挑选过程中存在的弊端，延长了抽油杆的免修期。     

油管转动装置增加了抽油机油管的寿命

使用梁式有杆泵时，由于抽油杆磨损而引起的油管破损，是导致停机，产量损失，起油管作业的最普遍的原因，通过旋转转油管、增加了油管的寿命。     

用P—S—N曲线改进抽油杆的疲劳寿命检测和评定

应用抽油杆可靠性研定的结果和疲劳损伤积累理论,对目前抽油杆疲劳寿命检测和评定中的某些规定提出了改进建议,即用逐级提高应力水平的试验方法,代替目前一直沿用的单级应力水平的试验方法,使得疲劳试验的时间缩短。利用疲劳损伤积累理论计算出表征试件疲劳性能的寿命系数值,更能直观地示出试件的疲劳寿命的优劣。评定方法的数值化能够定量地描述产品之间的性能差异。文中给出了计算实例。     

D级空心抽油杆疲劳性能试验研究

为考查Ｄ级空心抽油杆不同摩擦焊接工艺性能的可靠性, 采用电测试验应力法测试抽油杆焊接接头的应力集中系数β。在静拉伸条件下进行应变测试, 测得抽油杆焊接接头平均应力集中系数为１－０９１５ , 各应力集中系数分散性较小, 说明摩擦焊接工艺稳定可靠。在ＭＴＳ—８１０材料试验机上做了抽油杆短杆接头的疲劳试验, 采用数理统计方法统计分析Ｄ 级空心抽油杆疲劳性能, 获得Ｄ级杆的Ｐ－ Ｓ－ Ｎ 曲线和疲劳极限图, 求得存活率Ｐ＝ ９９－９ ％ 及对应寿命Ｎ＝ １０７时抽油杆的最大应力水平为２４４－３７ＭＰａ。统计结果表明, 按有关工艺制造的Ｄ级空心抽油杆疲劳强度满足使用要求。     

试论空心抽油杆等强度设计原则

本文围绕有杆泵抽油工艺技术,论述了空心抽油杆等强度设计原则,根据矿场实践资料,合理地确定克服应力集中所需的最小螺纹直径,既满足等强度要求,达到下入深度最深,消耗钢材最少的目的,同时又得到合理接箍直径,使配套的油管直径最小。     

钻杆应力-疲劳寿命曲线试验研究

钻杆的疲劳失效是引发钻井井下事故的主要原因,因此有必要对钻杆的应力-疲劳寿命曲线进行试验研究。采用旋转弯曲疲劳试验机,研究了常用的S135和G105钻杆的疲劳性能;采用疲劳寿命对数正态分布模型,得出了任意存活率对应的应力-疲劳寿命曲线;采用直接外推法和2m-1外推法将疲劳曲线延伸到长寿命区域,并将其外推结果与配对升降法试验结果进行了对比。升降法试验得出S135和G105钻杆的疲劳强度(存活率为99%,置信度为95%)分别为550.19 MPa和454.79 MPa;由直接外推存活率99%的曲线得到疲劳寿命为1.0×107时,S135和G105钻杆对应强度分别为510.23 MPa和402.01 MPa;由2m-1外推法外推存活率99%的曲线得到疲劳寿命为1.0×107时,S135和G105钻杆对应强度分别为532.95 MPa和428.98 MPa。试验表明,2种外推方法得到的疲劳强度均低于试验值,2m-1 外推法得到的疲劳强度值更接近升降法试验值,因此推荐使用2m-1外推法对概率-应力-疲劳寿命曲线进行外推来得到完整的疲劳寿命曲线。      

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。     

降低周期性采油井抽油杆断裂故障

Conoco公司Dagger Draw油田的35口周期性抽油井抽油杆断脱故障频繁。通过采用自动泵抽空控制器,减少了频繁的断杆故障,使抽油杆故障率降低了76％;同时,使用自动POC可观察到油井的周期采油趋势,提高了采油效率,减少了采油操作人员的人力消耗。     

连续油管取代抽油杆的有杆泵试验研究

介绍了用连续油管代替抽油杆的有杆泵抽油系统的现场施工工序 ,重点推介了CT PUMP软件。利用该软件 ,通过输入油套管尺寸、液体密度、管材性能、油管在井中的垂直深度、冲程和冲次等参数 ,可计算抽汲系统的疲劳寿命 ,步骤是 :(1 )绕滚筒的旋转运动产生的疲劳寿命计算 ;(2 )泵抽往复运动引起的疲劳寿命计算 ;(3 )总疲劳寿命的计算及修正。连续油管取代抽油杆有杆泵抽汲系统适用于小井眼浅井、边缘井或低产井采油 ,可节约生产成本 ,降低杆件失效率。     

高应力比作用下沥青混合料的疲劳特性

基于超载车辆在路面内产生的应力往往接近沥青混凝土的极限应力和超载车辆的频繁性的事实,项目选用应力比为0．7、0．8、0．9和间歇时间分别为0s、1s进行沥青混合料的小梁疲劳试验。试验结果表明：a)在高应力比情况下,沥青混合料的疲劳性能明显不同于低应力情况,不能用同一个疲劳方程来表示,在应力比为0．5时是个分界点；b)间歇时间对沥青混合料的疲劳性能影响很大,间歇时间越长,同应力比情况下,其疲劳寿命也越长；c)得到了所用高应力比条件下,不同间歇时间的疲劳方程。     

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。      

表面有横向裂纹的抽油杆寿命估算

应用断裂力学理论和实验结果,讨论了表面有横向裂纹的抽油杆寿命估算中的4类典型问题,为正确分析抽油杆断裂事故的发生提供了依据,也为抽油杆合理安全使用,旧杆再利用的可能性分析及其剩余寿命计算和制订抽油杆检测周期等方面提供参考。     

椭圆速率拖动的抽油杆应力特征分析

柔性控制技术作为新兴技术,可以根据系统需要提供相应的驱动功控制,由此可以最大限度提高系统的能源利用率.在常规采油过程中,由于启动所需要的扭矩较大,因此配置的电机功率也会相应增大,在正常生产时,会出现供电设备输出的功率与用电负荷不成比例、导致能耗浪费的现象.本案例通过椭圆速率驱动代替圆驱动的方式来解决这一问题,并对椭圆速...