对抽油机井油管的疲劳行为及寿命的分析与认识

揭示了抽油机井油管在交变载荷作用下，油管接头尾部第一啮合齿的齿根处的应力应变行为。在涉及油管及油管柱诸方面的均符合API规范要求，并在正常工作情况下，该处发生屈服，处于弹塑性状态。在循环加载－卸载时，参加应变循环的主要为弹性应变，塑性应变幅趋近于零。相应的疲劳实验结果表明，油管的运行周次可达10^7以上，没有观察到萌生裂纹，可以认为具有无限寿命，这与其应力应变行为是相符合的。     

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。     

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。     

抽油机井油管的疲劳断裂寿命分析

从现役抽油机井油管上取材 ,依据油管螺纹尺寸特征制备相应的疲劳试件 ,模拟油管工况进行疲劳试验 ,对破断试样断口上的裂纹源区形貌及疲劳辉纹进行分析 ,计算出油管裂纹的扩展寿命。根据油管裂纹的扩展寿命占总寿命的比率 ,可以认为 ,油管的寿命主要取决于裂纹的萌生寿命。因此 ,在分析油管发生疲劳断裂的原因时 ,应主要针对裂纹的萌生原因进行分析 ,并就如何延长油管裂纹的萌生寿命提出相应的预防措施     

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。     

抽油机油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位－拉交变载荷,其象一部在应力集中的齿根处。对油管断口进行也宏观和微以形貌分析。宏观上可明显观察到疲劳断口的裂纹扩展区的瞬断区;微观上的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。     

抽油机井便携式载荷位移测试技术

传统抽油机井的载荷位移测试过程繁琐、存在安全隐患,固定载荷传感器标校困难、测试精度低。采用便携式载荷位移测试技术,通过采集光杆上、下抽汲运动中横向变化量及加速度,可测得光杆载荷位移数值,并给出示功图。测试时只需将传感器安装在光杆上,在不停机的状态下即可快捷在线精准测量。329台、180万井次实际应用表明:测试结果满足精度要求,操作安全简便,示功图能真实反映抽油机井生产工况。     

抽油机井油管锚定必要性分析

定量分析了抽油机井油管自由悬挂可能造成的危害：降低泵效;油管柱振动加速了油管的疲劳破坏;油管屈曲造成套管、油管、抽油杆柱之间的多重磨损。指出了在抽油机井,尤其是深井中进行油管锚定的必要性。     

抽油机井最大载荷计算公式在胡状集油田的适用性及杆柱设计

本文利用胡状集油田抽油机井实例资料对六种最大载荷计算公式进行验证对比，筛选出了适合胡状某油田的抽油机井最大悬点载荷计算公式，并根据本公式推导出一组简单实用的抽油杆柱设计的数学模型。     

深井油管H2S应力腐蚀实验研究

目前含硫化氢的油气井愈来愈多。硫化氢腐蚀严重影响油气田的生产．研究地层条件下硫化氢应力腐蚀规律有重要的意义。为了给油井选材及防腐设计提供理论指导．应用恒载荷实验．模拟油田生产环境下油管柱的应力腐蚀规律，结果表明．即使在对硫化氢应力腐蚀不敏感的温度、酸碱度条件下．仍然会发生硫化物应力开裂现象．断裂面电镜分析表明腐蚀开裂为脆性断裂：模拟环境下．随着深度增加．拉应力减小．硫化氢应力腐蚀发生的概率减小。硫化氢应力腐蚀开裂受多种因素的影响．在含硫化氢油气井完井设计中应根据腐蚀环境．选择合适的管材．配以相应的防硫化氢完井工艺，减少应力腐蚀开裂的发生。图2表3参8     

侧钻水平井油管接头抗弯强度与密封性能

针对侧钻短半径水平井油管柱的弯曲变形 ,设计了 4点弯曲加载试验 ,测试了 2种规格油管在不同内压和弯曲度组合条件下油管接箍的密封及其强度特性。试验结果表明 ,油管管体弯曲度 α在 4 (°) / m以内、2 5MPa的压力下 ,接箍均未发生泄漏。对于弯曲油管接头 ,首先发生管体材料的塑性屈服 ,然后才出现接头密封泄漏。因此 ,只要保持管体在最小屈服应力以内工作 ,在 2 5MPa内压条件下 ,可以保证接箍密封在短半径井眼内可靠有效。     

深抽井减负泵的研制与使用

深抽井减负泵是一种适合深抽井需要的新型井下工具，通过油套空间压力差的作用，使减负泵在上行过程中产生一个向上举升力，带动下部抽油杆柱上行，较之常规抽油过程，这额外的举升力起到降低抽油机载荷的作用。通过现场使用，减负泵可以降低最大载荷30％以上，在深抽工艺中具有广阔的使用前景。     

用断裂力学法分析影响抽油井油管疲劳寿命因素

在认为油管总寿命是由裂纹萌生区和扩展区构成的理论基础上,文章用断裂力学法对各区域的疲劳寿命进行预测,分析影响其寿命的因素。认为裂纹萌生区寿命占总寿命的比例较大,因此,提高油管疲劳寿命时应针对影响裂纹萌生区寿命因素进行改善。     

稠油油藏注水开发合理井网井距研究

合理的井网和井距是油藏开发的关键参数,关系到油藏的开发效果及采收率等重要指标。通过采收率与井网密度的关系式计算了油藏的井网密度,并通过经济极限开发指标计算了合理的井距范围,在此基础上运用CMG油藏数值模拟软件,模拟了该稠油油藏六种井网及四种井距下的开发模式,并预测了含水率及采收率等指标,从中优选出了一套方案,为油藏的科学高效开发提供了理论依据。     

抽油泵泵阀运动规律的新模型及计算机仿真

在阿道尔夫泵阀运动微分方程的基础上,研究了抽油泵泵阀的运动规律。为了解决阿道尔夫泵阀运动微分方程在泵阀开启初期的奇点问题,综合考虑了液体可压缩性、泵阀运动的魏氏效应对泵筒内液体连续流条件的影响以及泵阀运动的动力特性,建立了泵阀运动数学模型。同时,应用数值积分法建立了泵阀运动规律的仿真模型,并编写了泵阀运动的计算机仿真程序。室内台架模拟试验结果表明,建立的泵阀运动规律数学模型具有较高的仿真精度。     

低渗透油田水淹井油井堵水技术研究与应用

三叠系储层微裂缝发育,注水且具有明显的方向性,容易造成注入水沿微裂缝发育方向快速推进,而使油井水淹,采油三厂大部分三叠系油藏已经进入中高含水期,受储层微裂缝、高渗带、初期压裂规模较大、超前注水等综合因素影响,水淹井数呈逐年上升趋势,甚至迅速水淹,产能损失严重。针对这一生产矛盾,近年来采油三厂在充分调研各种堵剂体系的基础上,结合采油三厂低孔、低渗、微裂缝发育的油藏特征,研究剩余油分布规律,遵循"注的进、堵的住、安全性强"的原则,先后研发、引进智能弱凝胶、微纳米堵水凝胶、裂缝封堵剂等堵水材料进行油井堵水现场试验,并取得了较好效果,为后期油田高效开发提供了一定的借鉴。     

致密油多级压裂水平井井网参数分级优化

为改善致密油的开发效果，以经济净现值最大化为优化目标，提出了先优化单井裂缝参数，再优化井网参数的分级优化策略，建立了致密油多级压裂水平井井网参数分级优化数学模型。考虑基质中流体的非线性渗流，基质和压裂缝的应力敏感特性，基于嵌入离散裂缝模型建立了致密油藏数值模拟方法；利用耦合协方差矩阵自适应进化策略算法对数学模型进行求解，提出了致密油多级压裂水平井井网参数分级优化方法。与整体优化相比，新的分级优化策略可以在不降低优化结果准确性的基础上提高寻优效率。若不考虑基质中流体的非线性渗流，基质和压裂缝渗透率的应力敏感特性，则优化结果不具有矿场指导意义。     

深井用油管锚的研制

在有杆泵深井采油过程中,油管柱、抽油杆柱和抽油泵组成了一个复杂的力学系统.针对油管自由悬挂造成的弹性变形、漏失、疲劳损坏以及磨损等问题,设计了一种Y241型油管锚定器,与深井泵、抽油杆扶正器及防脱器等常规工具配套形成深抽管柱,现场应用取得了良好效果.详细论述了Y241型油管锚定器的工作原理、结构组成、特点及技术指标.