【正文】 對(duì)數(shù)疲勞壽命的均值和標(biāo)準(zhǔn)差S分別按式（332）和式（333）計(jì)算對(duì)數(shù)平均命共有16根短桿試件。 抽油桿使用壽命曲線（1）疲勞試驗(yàn) 常規(guī)機(jī)械性能檢驗(yàn)說(shuō)明3種焊接工藝均滿足要求。二 懸點(diǎn)的最大和最小載荷 抽油機(jī)在上、下沖程中懸點(diǎn)載荷的組成是不同的。 如果把活塞運(yùn)動(dòng)看成簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，則式（321）可寫成 （324） 由液流通過(guò)游動(dòng)閥的壓頭損失而產(chǎn)生的活塞下行阻力為 （325） 5. 其它載荷除上述各種載荷以外，還有如沉沒(méi)壓力和管線回壓產(chǎn)生的載荷等都會(huì)影響到懸點(diǎn)載荷。 （4） 液柱與油管之間的摩擦力 液柱與油管之間的摩擦力發(fā)生在上沖程，其方向向下，故增大懸點(diǎn)載荷。 （3） 抽油桿柱與液柱之間的摩擦力 抽油桿柱與液柱之間的摩擦發(fā)生在下沖程，其摩擦力的方向向上，是稠油井內(nèi)抽油桿柱下行遇阻的主要原因。將已知數(shù)據(jù)代入能量方程，可計(jì)算出任意深度所對(duì)應(yīng)的油井溫度，由此溫度便可以計(jì)算出處于該深度處原油的粘度，從而可以進(jìn)一步計(jì)算摩擦載荷、選擇抽油設(shè)備。對(duì)于常規(guī)采油來(lái)說(shuō)，由于沒(méi)有內(nèi)熱源，故可取q1=0。4. 摩擦載荷原油越稠，原油粘度隨井溫變化就越敏感。為了討論問(wèn)題方便，將懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)近似地看做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 實(shí)際上，由于抽油桿柱和液柱的彈性，抽油桿柱和液柱各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)與懸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)并非一致，因此，上述按懸點(diǎn)最大加速度計(jì)算的慣性載荷將大于實(shí)際值。抽油桿柱與液柱的慣性力的大小與其質(zhì)量和加速度的乘積成正比，方向則與加速度方向相反。由式（38）可看出，懸點(diǎn)的振動(dòng)載荷是的周期性函數(shù)，其周期為2。 （1） 抽油桿柱的振動(dòng)引起的懸點(diǎn)載荷 在初變形期末激發(fā)起的抽油桿柱的縱向振動(dòng)，可用一端固定、一端自由的細(xì)長(zhǎng)桿的自由縱振動(dòng)微分方程來(lái)描述 （34）式中 ——抽油桿柱任一截面的彈性位移，； ——自懸點(diǎn)到抽油桿柱任意截面的距離，； ——彈性波在抽油桿柱中的傳播速度，等于抽油桿中的聲速，； ——從初變形期末算起的時(shí)間。抽油桿柱本身是一個(gè)彈性體，在周期性交變力的作用下做周期性變速運(yùn)動(dòng)，因而將引起抽油桿柱做周期性的彈性振動(dòng)。 2. 液柱的重力產(chǎn)生的懸點(diǎn)載荷在上沖程中，液柱的重力經(jīng)抽油桿柱作用于懸點(diǎn)，其方向向下，使懸點(diǎn)載荷增加，其值為 （33）式中 ——上沖程中由液柱的重力產(chǎn)生的懸點(diǎn)載荷，； ——活塞截面積。靜載荷通常是指抽油桿柱和液柱所受的重力以及液柱對(duì)抽油桿柱的浮力所產(chǎn)生的懸點(diǎn)載荷；動(dòng)載荷是指由于抽油桿柱運(yùn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)、慣性以及摩擦所產(chǎn)生的懸點(diǎn)載荷；其它載荷主要有沉沒(méi)壓力以及井口回壓在懸點(diǎn)上形成的載荷。油管在每個(gè)沖程中，要承受液柱壓力作用在柱塞上的載荷，下沖程時(shí)液柱載荷通過(guò)固定閥爾轉(zhuǎn)換到油管，油管伸長(zhǎng)；上沖程時(shí)，液柱載荷轉(zhuǎn)換到抽油桿上，液柱載荷突然消失，油管收縮并因?yàn)閺澢?yīng)而彎曲，造成桿管之間的偏磨，這過(guò)程中既有抽油桿的脫扣又有抽油桿斷裂的情況的發(fā)生。7. 其它原因，如新抽油桿質(zhì)量不過(guò)關(guān)，施工質(zhì)量達(dá)不到要求及原油物性差均影響抽油桿的使用壽命。由于抽油桿在傳送動(dòng)力的過(guò)程中，在抽油桿內(nèi)部產(chǎn)生了到的不對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力因此在交變載荷作用下，抽油桿由于疲勞發(fā)生斷裂，特別是最大工作負(fù)載相對(duì)較小的22mm和19mm抽油桿柱。4. 抽油機(jī)工作參數(shù)不合理造成抽油桿斷，主要表現(xiàn)在沖次偏大時(shí)由液柱引起的慣性負(fù)荷較大，增加了懸點(diǎn)最大載荷。表31 不同沖次下抽油桿使用年限沖次45678使用年限，a2. 由于綜合含水的上升，油井腐蝕越來(lái)越嚴(yán)重。我國(guó)各大抽油桿生產(chǎn)廠在完成抽油桿最后一道涂漆工序之前，都對(duì)其進(jìn)行噴丸處理，可惜的是，各廠家都不重視噴丸強(qiáng)化的效果，只把噴丸當(dāng)作涂漆前的除銹手段。但是，此現(xiàn)象告訴人們:鉻鋁鋼在裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子幅較低時(shí)，具有較強(qiáng)的抵抗腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的能力，隨著的上升，這種能力降低，在高區(qū)甚至不如碳鋼。但應(yīng)注意到在裂紋較短和裂紋較長(zhǎng)時(shí)，被測(cè)試鉻鉬鋼20CrMo和35CrMto，與碳鋼型的35Mn45號(hào)鋼在空氣中和腐蝕介質(zhì)中每個(gè)擴(kuò)展區(qū)間壽命的差距，可以發(fā)現(xiàn)，在裂紋擴(kuò)展初期裂紋較短，裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子幅相應(yīng)也較小，鉻鉬鋼在腐蝕介質(zhì)下的擴(kuò)展壽命與大氣介質(zhì)下的差距，比碳鋼型的要小得多（圖222中表示壽命的縱坐標(biāo)是對(duì)數(shù)坐標(biāo)）。如果把各使用應(yīng)力下實(shí)際允許存在的裂紋尺度作為擴(kuò)展期壽命的起點(diǎn)來(lái)計(jì)算，那么所有條件下裂紋擴(kuò)展期的壽命都不到周次，見(jiàn)表23。因此，、據(jù)文獻(xiàn)中裂紋長(zhǎng)短軸比時(shí)，22?！?。 （23）根據(jù)對(duì)抽油桿各特征部位應(yīng)力強(qiáng)度因子的三維有限元分析，式中的 ，則裂紋由擴(kuò)展到的運(yùn)轉(zhuǎn)周次可由下式求得 （24）式中的是隨裂紋長(zhǎng)度由而改變的系數(shù)，可從文獻(xiàn)中的有關(guān)圖表中查到。大氣介質(zhì)中裂紋擴(kuò)展速率的測(cè)定，采用與腐蝕介質(zhì)相同的試樣，只是在Amsler高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)上以三點(diǎn)彎曲加載方式進(jìn)行測(cè)量，加載頻率約為60Hz，應(yīng)力比。然后，用單邊缺口載方式在Instron1341電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)上，用恒載法測(cè)定裂紋擴(kuò)展速率。根據(jù)這一要求，%NaCl水溶液中的裂紋擴(kuò)展速率，用Paris公式計(jì)算了當(dāng)抽油桿存在各種尺寸可擴(kuò)展裂紋時(shí)的剩余壽命，以尋求利用裂紋擴(kuò)展期剩余壽命的可能性。在裂紋擴(kuò)展期，已形成的可擴(kuò)展裂紋在交變應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的作用下向前擴(kuò)展，直到剩余的有效斷面不再能承受外加應(yīng)力時(shí)，便產(chǎn)生斷裂。第2章 抽油桿疲勞裂紋擴(kuò)展模型抽油桿的失效分析表明，凡乎所有抽油桿的正常斷裂都與疲勞有關(guān)，原油有不同程度的腐蝕性，所以抽油桿的正常失效屬于程度不同的腐蝕疲勞破壞。油管在每個(gè)沖程中，要承受液柱壓力作用在柱塞上的載荷，下沖程時(shí)液柱載荷通過(guò)固定閥爾轉(zhuǎn)換到油管，油管伸長(zhǎng)；上沖程時(shí)，液柱載荷轉(zhuǎn)換到抽油桿上，液柱載荷突然消失，油管收縮并因?yàn)閺澢?yīng)而彎曲，造成桿管之間的偏磨，這過(guò)程中既有抽油桿的脫扣又有抽油桿斷裂的情況的發(fā)生。所以抽油桿的壽命對(duì)油田起著至關(guān)重要的作用。 研究的意義目前在多種采油方式中，機(jī)械采油最為重要，尤其是有桿泵。 另一類是API推薦的公式 （14）其中：為最大應(yīng)力，[]為最大應(yīng)力許用值，為最小應(yīng)力，為腐蝕系數(shù)，為抗拉強(qiáng)度，該公式只有靜強(qiáng)度指標(biāo)而無(wú)疲勞性能指標(biāo)。CortenDolan累積損傷理論(1956)認(rèn)為：不同應(yīng)力幅()各自所作用的頻(次)率造成的損傷率，不成線性比例累積。它只是指在無(wú)腐蝕環(huán)境及一定應(yīng)力比，并在應(yīng)力值等于最大許用應(yīng)力的條件與范圍內(nèi)，抽油桿的疲勞壽命值可取107次。如在遼河油田一些稠油深井中，一些抽油桿的使用壽命低于此極限值；在四川油田，由于腐蝕嚴(yán)重，使用壽命往往也低于此極限值；在玉門及大慶油田，由于工況條件較好，抽油桿的使用壽命又高于107次。大慶石油學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）影響抽油桿使用壽命的各種因素及合理載荷的方法畢業(yè)論文目 錄第1章 概 述 1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 1 研究的意義 3 研究的內(nèi)容 3第2章 抽油桿疲勞裂紋擴(kuò)展模型 4 試驗(yàn)方法和結(jié)果 4 裂紋擴(kuò)展期剩余壽命的計(jì)算 6 結(jié)果分析 7第3章 載荷對(duì)抽油桿壽命的影響 10 影響抽油桿壽命的因素分析 10 載荷對(duì)抽油桿的影響及懸點(diǎn)載荷的計(jì)算 11 抽油桿使用壽命曲線 18第4章 應(yīng)用開發(fā)工具 22 Delphi 22 Delphi VCL組件的體系結(jié)構(gòu) 22 BDE組件簡(jiǎn)介 23 數(shù)據(jù)訪問(wèn)組件（Data Access Component） 24 數(shù)據(jù)控制組件（Data Control Component） 24第5章 抽油桿使用壽命計(jì)算軟件研制 26 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)表設(shè)計(jì) 26 文件 26 數(shù)據(jù)管理 26 設(shè)計(jì)結(jié)果 32結(jié) 論 34參考文獻(xiàn) 35致 謝 36第1章 概 述 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r抽油桿使用壽命的預(yù)側(cè)與估算，國(guó)內(nèi)外都進(jìn)行過(guò)不少研究，特別是近10年來(lái)，國(guó)內(nèi)石油大專院校、中科院金屬所和油田的一些研究機(jī)構(gòu)作了大量工作取得了許多有實(shí)用價(jià)位的研究成果，并已應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐:現(xiàn)在人們已可以對(duì)新抽油桿、使用過(guò)的舊抽油桿以及有各種缺陷的抽油桿使用壽命作量化的預(yù)測(cè)、估算及判廢。如以抽油桿的沖程與沖次進(jìn)行壽命估算，沖次為10次的抽油機(jī)，抽油桿僅有23個(gè)月的工作日，這一結(jié)論顯然與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際不符。所以，采用10次作為抽油桿的使用壽命是有其局限性的。 當(dāng)桿的應(yīng)力時(shí)間歷程不為等幅波時(shí)，損傷的累積問(wèn)題更為復(fù)雜。 因?yàn)槌橛蜅U的失效形式主要是疲勞破壞，目前抽油桿強(qiáng)度校核的方法大致分兩類：一類是前蘇聯(lián)的方法，常用公式有奧金格公式、克魯曼公式和瑪爾卡維茨公式，其中當(dāng)量應(yīng)力表達(dá)式的參數(shù)選擇并不完全合理，許用值[]依靠經(jīng)驗(yàn)而確定，都屬于常規(guī)疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的范疇。 計(jì)算模型共推導(dǎo)出19項(xiàng)計(jì)算公式，并由上述公式即可計(jì)算出抽油桿柱懸點(diǎn)處抽油桿疲勞強(qiáng)度的可靠度。抽油桿的壽命直接影響著油田原油的產(chǎn)量和油井的維護(hù)費(fèi)用。 研究的內(nèi)容本文研究抽油桿的使用壽命，分析載荷對(duì)抽油桿壽命的影響為油管承受交變的液柱載荷發(fā)生彎曲。該系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在產(chǎn)液量一定時(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)井進(jìn)行系統(tǒng)選擇設(shè)計(jì)以下主要內(nèi)容（1） 確定出該井的井溫分布；（2） 確定出原油粘溫關(guān)系表達(dá)式；（3） 計(jì)算出懸點(diǎn)的最大和最小載荷；（4） 抽油桿壽命的計(jì)算。在弱腐蝕條件下，又可能伴隨有蝕坑的形成、擴(kuò)展和裂紋的形成等過(guò)程。因此，有人提出能否利用抽油桿裂紋擴(kuò)展期壽命的問(wèn)題。表21 實(shí)驗(yàn)用鋼的常規(guī)力學(xué)性能材料及熱力學(xué)處理屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度斷面收縮率延伸率20CrMo調(diào)質(zhì)35CrMo空冷+回火35Mn2調(diào)質(zhì)45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)腐蝕介質(zhì)中裂紋擴(kuò)展速率的測(cè)定采用10x30x160mm板狀試樣，在試樣中部的側(cè)面上，長(zhǎng)3mm的狹縫，在Amsler高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)上，用三點(diǎn)彎曲的方式預(yù)制裂紋。試驗(yàn)溫度18土2℃，裂紋長(zhǎng)度用移動(dòng)式工具顯微鏡隔著有機(jī)玻璃測(cè)量。表22 中抽油桿用鋼的c、n值材料及熱處理20CrMo調(diào)質(zhì)35CrMo 空冷+回火35Mn