抽油桿表面裂紋及剩余壽命的可靠性研究.pdf

1、全國各油田的生產(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，可見抽油桿在全國石油開采中占有相當重要的地位。 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，嚴重影響原油生產(chǎn)，給油田造成很大的經(jīng)濟損失。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，是一個值得研究的問題。 本文的主要研究內(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，并對故障樹進行定性定量分析，找出抽油桿系統(tǒng)服役期的薄弱環(huán)節(jié)；(2)針對薄弱環(huán)節(jié)，對抽油桿材料及構(gòu)件進行實驗研究，找出各參數(shù)(斷裂韌度、機械強度、裂紋缺陷疲勞擴展速率及疲勞裂紋擴展門檻值等)的概率分布規(guī)律；(3)采用疲勞裂紋擴展速率和應力強度因子幅度之間的關(guān)系，通過實驗研究確定抽油桿桿體和過渡段表面裂紋缺陷的應力強度因子；(4)運用斷裂力學和可靠性理論計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用范圍為：(1)建立了抽油桿系統(tǒng)故障樹，計算了幾種常用的重要度數(shù)量指標，為抽油桿設計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、機械強度、裂紋疲勞擴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力強度因子，為抽油桿進行斷裂力學分析提供了理論基礎；(4)獲得了抽油桿剩余壽