抽油機井油管螺紋疲勞壽命的研究.pdf

1、近年來，大慶油田抽油機井油管斷裂事故日益頻繁，給油田造成巨大的經(jīng)濟損失，為此本文針對油田常使用的Ф73.02×5.51mmJ55不加厚油管進行系統(tǒng)的試驗研究、理論分析和有限元模擬。 本文為進行油管斷裂的失效分析，對大慶油田現(xiàn)場運回的油管進行化學成分分析、機械性能測試、金相組織觀察，其各項機械性能基本符合APISPEC5CT標準。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標準要求，認為油管的螺紋加工工藝有待改

2、進。隨后本文結合抽油裝置及其工作原理和大慶油田所提供抽油機井作業(yè)參數(shù)對油管載荷特點和受力狀態(tài)進行了分析，以此確定油管疲勞試驗中的載荷和應力比。 同時本文還對油管疲勞壽命分別采用了四點關聯(lián)法、通用斜率法和三參數(shù)冪函數(shù)法進行了預測，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果較為接近，從而構造出油管應變疲勞壽命曲線。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行了預測。另外在認為油管總壽命是由裂紋萌生區(qū)壽命和

3、擴展區(qū)壽命構成的理論基礎上，對各區(qū)域疲勞壽命進行了預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行了計算，根據(jù)計算結果否定了上扣扭矩導致裂紋萌生的猜想，而認為拉伸載荷才是產(chǎn)生裂紋的根本原因。在此基礎上，用有限元法對疲勞壽命進行了預測，計算結果與試驗結果較為接近，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)進行單項和雙項參數(shù)改變后，仍然使用