抽油杆柱疲劳断裂失效分析.pdf

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1、2O13年第42卷石油矿场机械第4期第71页0ILFlELDEQ·UIPMENT2013，42(4)：7l～74文章编号：1001-3482(2013)04—0071-04抽油杆柱疲劳断裂失效分析梁辰，邓福成，李惠子。，龚宁，孙文国(1．江汉油田采油工艺研究院，武汉430000；2．中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室，北京】02249；3．江苏油田试采一厂，江苏扬州225200；4．中海油能源发展股份有限公司监督监理技术公司，天津300452；5．江汉机械研究所，湖北荆州434000)摘要：在交变载荷作用下，存在张开性裂纹的抽油杆柱极易

2、发生疲劳断裂。结合抽油杆典型的疲劳失效形式，分别利用材料的应力强度因子和，临界尺寸计算原则，分析了20CrMo钢D级抽油杆在Goodman载荷下的表面缺陷，临界尺寸及杆体局部表面缺陷门槛尺寸。为了确保抽油杆柱的使用寿命，提出杆体环形表面缺陷门槛尺寸应不小于0．1mm的设计原则。关键词：抽油杆；疲劳破坏；应力强度因子；裂纹尺寸中图分类号：TE933．207文献标识码：BFractureFailureAnalysisoftheSuckerRodI1ANGChen，DENGFu—cheng，LIHui—zi，GONGNing，SUNWen—guo(

3、1．OilProductionTechnologyResear~hInstitute，JianghanOiljield，Wuhan430000，China；2．StateKeyLaboratoryofPetroleumResourceandProspecting．ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China；3．N0．1OilProductionFactory，JiangsuOilyieldCompany，Yangzhou225200，China；4．CNOOCEnergyTechenolog&

4、ServicesLtd．，Supervision&TechnologyCo．，Tianjin300452，China；5．JianghanMachineryResearchInstitute，Jingzhou434000，China)Abstract：Underthealternateloading，suckerrodwithopeningcrackeasilycausesfatiguefrac—ture．Combinedwiththesuckerrodtypicalfatiguefailureforms，thestressintensity

5、factorandthecriticaldimensioncalculatingtWOprincipleconditionsofthematerialwasusedtocalculatethefa—tiguefailedinthisarticle．Thecriticaldimensionofsurfacedefectandthesurfacedefectthresholddimensioninlocalregionofthemostcommonformofsuckerrodwith2oCrMosteelgradeDwerecomputedun

6、dertheGoodmanload．Inordertoensurethesuckerrodworkinglife，thedesigndimensionsofthesuckerrodsannularsurfacearenotlessthanthethresholddimension0．1mminthedesignprocess．Keywords：suckerrod；fatiguefailure；stressintensityfactor；crackdimension随着油田开发进入中后期，油井产能降低，产出作业费用。据统计，抽油杆的失效形式主要

7、有疲劳液含水量高，需要电泵转抽、加深泵挂等措施来维持破坏、磨损破坏和腐蚀破坏，尤其以疲劳断裂和油田的产量n]。但是，在设计过程中存在很多问题，腐蚀疲劳断裂最为严重。本文从其典型疲劳断裂出使抽油杆频繁失效，影响油井产量，还浪费了大量的发，研究了抽油杆杆体的裂纹扩散机理和表面缺陷收稿日期：2012-lO—O9作者简介：梁辰(1983一)，男，湖北荆州人，硕士研究生，主要从事机械电子设计工作，E—mail：roy—liangchen@yahoo．cornen。第42卷第4期梁辰，等：抽油杆柱疲劳断裂失效分析抽油杆局部表面裂纹最深点和表面点的应力强表

8、1Goodman载荷下柏杆加体环∞形鲫表∞面∞裂加纹tOic值度因子的近似表达式[7为走1(旦旦，，)一I1．09-40．62(a)-0．479(a)-4-，cL，