抽油桿表面裂紋及剩余壽命的可靠性研究.pdf

1、全國(guó)各油田的生產(chǎn)油井中約有80﹪是使用有桿抽油技術(shù)，75﹪的產(chǎn)油量是用抽油桿采出的，而每年新增加的抽油桿上千萬米，可見抽油桿在全國(guó)石油開采中占有相當(dāng)重要的地位。 抽油桿是有桿抽油系統(tǒng)中的主要受力構(gòu)件，在服役期內(nèi)常發(fā)生斷脫事故，嚴(yán)重影響原油生產(chǎn)，給油田造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。因此如何防止或減少抽油桿井中斷脫事故，提高抽油桿服役期內(nèi)的可靠性，是一個(gè)值得研究的問題。 本文的主要研究?jī)?nèi)容為：(1)從油田采油井井史的調(diào)查研究入手，收集

2、有桿采油井的故障現(xiàn)象、整理分析數(shù)據(jù)，建立抽油桿系統(tǒng)故障樹，并對(duì)故障樹進(jìn)行定性定量分析，找出抽油桿系統(tǒng)服役期的薄弱環(huán)節(jié)；(2)針對(duì)薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)抽油桿材料及構(gòu)件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，找出各參數(shù)(斷裂韌度、機(jī)械強(qiáng)度、裂紋缺陷疲勞擴(kuò)展速率及疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值等)的概率分布規(guī)律；(3)采用疲勞裂紋擴(kuò)展速率和應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度之間的關(guān)系，通過實(shí)驗(yàn)研究確定抽油桿桿體和過渡段表面裂紋缺陷的應(yīng)力強(qiáng)度因子；(4)運(yùn)用斷裂力學(xué)和可靠性理論計(jì)算抽油桿的剩余壽命及其可靠度

3、；(5)確定抽油桿桿體表面裂紋尺寸的門檻值及其可靠度。 本文取得的主要研究成果及其應(yīng)用范圍為：(1)建立了抽油桿系統(tǒng)故障樹，計(jì)算了幾種常用的重要度數(shù)量指標(biāo)，為抽油桿設(shè)計(jì)和制造及使用指明了提高抽油桿可靠性的方向；(2)獲得了抽油桿常用材料斷裂韌度、機(jī)械強(qiáng)度、裂紋疲勞擴(kuò)展速率的概率分布規(guī)律，為抽油桿可靠性分析提供了定量依據(jù)；(3)提出了抽油桿桿體表面裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子，為抽油桿進(jìn)行斷裂力學(xué)分析提供了理論基礎(chǔ)；(4)獲得了抽油桿剩余壽