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《哈尔滨工程大学》 2006年
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抽油杆表面裂纹及剩余寿命的可靠性研究

李其  
【摘要】:全国各油田的生产油井中约有80%是使用有杆抽油技术,75%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:(1)从油田采油井井史的调查研究入手,收集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;(2)针对薄弱环节,对抽油杆材料及构件进行实验研究,找出各参数(断裂韧度、机械强度、裂纹缺陷疲劳扩展速率及疲劳裂纹扩展门槛值等)的概率分布规律;(3)采用疲劳裂纹扩展速率和应力强度因子幅度之间的关系,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;(4)运用断裂力学和可靠性理论计算抽油杆的剩余寿命及其可靠度;(5)确定抽油杆杆体表面裂纹尺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:(1)建立了抽油杆系统故障树,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;(2)获得了抽油杆常用材料断裂韧度、机械强度、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;(3)提出了抽油杆杆体表面裂纹的应力强度因子,为抽油杆进行断裂力学分析提供了理论基础;(4)获得了抽油杆剩余寿命及其可靠度系列值,为抽油杆服役期检修期的制定提供了理论依据;(5)获得了抽油杆表面裂纹尺寸门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。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TE933.2

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