【摘 要】
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抽油杆柱在服役过程中面临的机械疲劳以及腐蚀疲劳对整套采油设备的最大下泵深度和产液量有着重要的影响,同时杆柱设计方法的合理与否也会对整套采油设备的性能产生重大影响,这种情况下对抽油杆柱的疲劳特征及杆柱设计方法进行研究就有了重要意义以及工程价值。本文结合理论分析、实验研究和数值分析三方面展开对抽油杆的疲劳特征及杆柱设计方法的分析与研究工作。论文的主要研究工作内容如下:通过对油田现场收集的抽油杆断裂样品
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抽油杆柱在服役过程中面临的机械疲劳以及腐蚀疲劳对整套采油设备的最大下泵深度和产液量有着重要的影响,同时杆柱设计方法的合理与否也会对整套采油设备的性能产生重大影响,这种情况下对抽油杆柱的疲劳特征及杆柱设计方法进行研究就有了重要意义以及工程价值。本文结合理论分析、实验研究和数值分析三方面展开对抽油杆的疲劳特征及杆柱设计方法的分析与研究工作。论文的主要研究工作内容如下:通过对油田现场收集的抽油杆断裂样品进行疲劳断面分析,总结了疲劳裂纹扩展的断面特征及作用机制,并根据这些断面特征推断出了抽油杆疲劳断裂的类型以及影响因素;根据疲劳试验获得的HL和HY超高强度抽油杆的疲劳数据,建立了基于三参数威布尔分布的抽油杆疲劳寿命预测新模型,得到了两种超高强度抽油杆的P-S-N曲线。并与基于正态分布的疲劳寿命模型进行了对比验证了新模型优越性。并根据新模型计算得到超高强度抽油杆的许用应力,为抽油杆柱设计提供了重要参数;针对疲劳试验以及油田现场抽油杆断裂位置的统计数据,采用Solide Works以及Abaqus软件进行了抽油杆及杆头螺纹连接处的建模以及静力学分析,对比验证得出数值仿真结果与油田现场以及实验疲劳断裂结果较为吻合;基于抽油杆柱设计方法研究与分析,以等强度准则进行了抽油杆杆柱组合设计方法的改进,并以实例计算对比了改进后方法与奥金格和API方法的结果。
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