文档介绍：哈尔滨工程大学
博士学位论文
抽油杆表面裂纹及剩余寿命的可靠性研究
姓名:李其
申请学位级别:博士
专业:固体力学
指导教师:刘殿魁
20060601
摘要全国各油罔的生产油井中约有%是使用有杆抽油技术,%的产油量是用抽油杆采出的,而每年新增加的抽油杆上千万米,可见抽油杆在全国石油开采中占有相当重要的地位。抽油杆是有杆抽油系统中的主要受力构件,在服役期内常发生断脱事故,严重影响原油生产,给油田造成很大的经济损失。因此如何防止或减少抽油杆井中断脱事故,提高抽油杆服役期内的可靠性,是一个值得研究的问题。本文的主要研究内容为:佑脱舨捎途返牡鞑檠芯咳胧郑占有杆采油井的故障现象、整理分析数据,建立抽油杆系统故障树,并对故障树进行定性定量分析,找出抽油杆系统服役期的薄弱环节:攵员∪趸节,对抽油杆材料及构件进行实验研究,找出各参数狭讶投取⒒登慷取裂纹缺陷疲劳扩展速率及疲劳裂纹扩展门槛值等母怕史植脊媛桑采用疲劳裂纹扩展速率和应力强度因予幅度之间的关系,通过实验研究确定抽油杆杆体和过渡段表面裂纹缺陷的应力强度因子;擞枚狭蚜ρШ涂煽性理论计算抽油杆的剩余寿命及其可靠度;范ǔ橛透烁颂灞砻媪盐瞥寸的门槛值及其可靠度。本文取得的主要研究成果及其应用范围为:⒘顺橛透讼低彻收树,计算了几种常用的重要度数量指标,为抽油杆设计和制造及使用指明了提高抽油杆可靠性的方向;竦昧顺橛透顺S貌牧隙狭讶投取⒒登慷取裂纹疲劳扩展速率的概率分布规律,为抽油杆可靠性分析提供了定量依据;岢隽顺橛透烁颂灞砻媪盐频挠αη慷纫蜃樱3橛透私卸狭蚜ρХ析提供了理论基础;竦昧顺橛透耸S嗍倜捌淇煽慷认盗兄担3橛杆服役期检修期的制定提供了理论依据;竦昧顺橛透吮砻媪盐瞥叽缑槛值及其可靠度系列值,为新抽油杆制造提供了裂纹缺陷质量控制指标,为旧抽油杆裂纹缺陷检测提供了可靠的缺陷尺寸允许值标准。抽油杆表面裂纹及剩余寿命的町靠性研究
关键词:抽油杆、故障树、表面裂纹、应力强度因了、可靠性哈尔滨倘搜Р﹠学位论文
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哈尔滨工程大学博士学位论文瑂猧—簍琭,
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第滦髀抽油杆问题综述井作业费和减产原油折价之和为万元。以某油田为例】,年共发目前,我国已开发的油田大多数都进入中、高含水期的开采阶段,许多油井由原来的自喷式油井转为机械采油井,甚至有些油井一开始产油时就为机采井。据有关方面介绍“,全国机采井已占油井总数的%以上,而机采井中有杆泵采油方式又占%以上,可见有杆泵采油方式已在我国的原油开采中占据了重要地位。抽油杆是有杆泵采油系统中的主要部件之~。其作用是将地面抽油机输出的能量传递给井底的抽油泵和把井下的原油滴S退混和液嵘降孛妗5ジ橛透艘话愠米,而油井深度通常都在上千米,这样,在采油时,将根据各采油井泵挂深度的不同,把若干根抽油杆连接成抽油杆柱。在抽油杆杆柱中如果有一根抽油杆失效绶⑸狭,那么就会使整个抽油杆柱不能常工作。当抽油杆发生断裂后,还需要进行打捞、更换抽油杆的井场作业,这样不但影响油井的原油产量,而且还将增加油井作业费用,使采油成本上升。根据现场调查,每发生一次断杆事故,油生抽油杆断脱事故危夹蘧苁ィ盟鹗С蛟!由此可见,确保抽油杆的正常工作具有提高原油产量和降低生产成本的重大社会效益及经济效益。根据油田现场收集的资料来看橛透烁颂搴透送仿菸贫畏⑸钠@断裂破坏居多。每次发生抽油杆断裂后,就需要进行打捞和更换抽油杆的工作,这样一来不仅增加了设备费用和维修费用,而且还造成了生产上的停产,给油用上带来了很大的经济损失。因此,有必要对抽油杆进行金相组织、热处理制度以及力学性能方面的研究,以提高抽油杆的强度,延长抽油杆的使用寿命,进一步提高油田的工作效率和经济效益。目前,国内外对于抽油杆的断裂研究大多数是从金相方面着手研究的综述性报告。”。从力学的观点,尤其是用断裂力学的观点进行研究的报告较少
表面裂纹的研究历史及现状,蹇潜砻媪盐频难芯扛趴到一些近似解保溆τ谩⒕ǘ榷疾痪∪艘狻解,盐评┱顾俾实拿枋觥1砻媪盐莆侍馐恰ǜ鋈盐莆侍猓谑表面裂纹是属于三维裂纹问题,三维裂纹问题比起二维裂纹问题的分析、求解都比较困难,而对表面裂纹的分析与求解至今还没有找到精确解【啊眏。近年来,人们广泛地应用交替迭代法、边界积分法、有限元法和有限差分法获得了