抽油機(jī)井油管螺紋疲勞壽命的研究.pdf

1、近年來，大慶油田抽油機(jī)井油管斷裂事故日益頻繁，給油田造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，為此本文針對油田常使用的Ф73.02×5.51mmJ55不加厚油管進(jìn)行系統(tǒng)的試驗研究、理論分析和有限元模擬。 本文為進(jìn)行油管斷裂的失效分析，對大慶油田現(xiàn)場運回的油管進(jìn)行化學(xué)成分分析、機(jī)械性能測試、金相組織觀察，其各項機(jī)械性能基本符合APISPEC5CT標(biāo)準(zhǔn)。油管螺紋參數(shù)檢測中發(fā)現(xiàn)有部分參數(shù)不符合APISPEC5B和5CT標(biāo)準(zhǔn)要求，認(rèn)為油管的螺紋加工工藝有待改

2、進(jìn)。隨后本文結(jié)合抽油裝置及其工作原理和大慶油田所提供抽油機(jī)井作業(yè)參數(shù)對油管載荷特點和受力狀態(tài)進(jìn)行了分析，以此確定油管疲勞試驗中的載荷和應(yīng)力比。 同時本文還對油管疲勞壽命分別采用了四點關(guān)聯(lián)法、通用斜率法和三參數(shù)冪函數(shù)法進(jìn)行了預(yù)測，發(fā)現(xiàn)在這三種方法中三參數(shù)冪函數(shù)法與油管疲勞試驗結(jié)果較為接近，從而構(gòu)造出油管應(yīng)變疲勞壽命曲線。利用此曲線，對油田中已使用過的舊油管在變載荷條件下的剩余壽命進(jìn)行了預(yù)測。另外在認(rèn)為油管總壽命是由裂紋萌生區(qū)壽命和

3、擴(kuò)展區(qū)壽命構(gòu)成的理論基礎(chǔ)上，對各區(qū)域疲勞壽命進(jìn)行了預(yù)測并找到了影響各區(qū)域壽命的因素。 本文分別對在上扣扭矩作用下和在拉伸載荷作用下油管螺紋扣牙力的分布從理論和有限元法兩個角度進(jìn)行了計算，根據(jù)計算結(jié)果否定了上扣扭矩導(dǎo)致裂紋萌生的猜想，而認(rèn)為拉伸載荷才是產(chǎn)生裂紋的根本原因。在此基礎(chǔ)上，用有限元法對疲勞壽命進(jìn)行了預(yù)測，計算結(jié)果與試驗結(jié)果較為接近，從而肯定了該有限元法的可靠性。因此，在有限元螺紋幾何參數(shù)進(jìn)行單項和雙項參數(shù)改變后，仍然使用