抽油桿使用壽命計(jì)算論文

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1、抽油桿使用壽命計(jì)算畢業(yè)論文目錄第1章概述11.1國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r11.2研究的意義31.3研究的內(nèi)容3第2章抽油桿疲勞裂紋擴(kuò)展模型42.1試驗(yàn)方法和結(jié)果42.2裂紋擴(kuò)展期剩余壽命的計(jì)算62.3結(jié)果分析7第3章載荷對(duì)抽油桿壽命的影響103.1影響抽油桿壽命的因素分析103.2載荷對(duì)抽油桿的影響及懸點(diǎn)載荷的計(jì)算113.3抽油桿使用壽命曲線18第4章應(yīng)用開(kāi)發(fā)工具224.1Delphi7.0的特點(diǎn)224.2Delphi7.0VCL組件的體系結(jié)構(gòu)224.3BDE組件簡(jiǎn)介234.4數(shù)據(jù)訪問(wèn)組件（DataAccessComponent）244.5數(shù)據(jù)控制組件（DataControl

2、Component）24第5章抽油桿使用壽命計(jì)算軟件研制265.1系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)表設(shè)計(jì)265.2文件265.3數(shù)據(jù)管理265.4設(shè)計(jì)結(jié)果32結(jié)論34參考文獻(xiàn)35致謝36I第1章概述1.1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。1.美國(guó)古德曼(Goodman)提出的107次抽油桿使用壽命值古德曼根據(jù)修正的古德曼許用應(yīng)力圖

3、及API推薦的最大許用應(yīng)力計(jì)算公式，并用實(shí)驗(yàn)的方式得到了抽油桿的使用壽命可達(dá)1000萬(wàn)次而不至于發(fā)生斷裂破損的結(jié)論。此結(jié)論一直被采油工作者廣泛采納。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。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(mén)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。特別是一些油田開(kāi)展舊抽油桿檢測(cè)與修復(fù)工作以來(lái)，一些有缺陷的桿被分等使用，舊桿得以重新拋丸強(qiáng)化，使得桿柱的斷脫率明顯下降，桿

4、的使用壽命得以顯著延長(zhǎng)。事實(shí)上，近些年來(lái)由于抽油桿在選材、制造工藝方面的創(chuàng)新與改進(jìn)，以及在科學(xué)管理與合理使用等方面的完善與進(jìn)步，使得其使用壽命得以顯著延長(zhǎng)。所以，采用10次作為抽油桿的使用壽命是有其局限性的。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。2.米勒(Miner)與麥考-斯得克(Marco-Starkey)提出的抽油桿累積損傷理論及其剩余壽命計(jì)算公式他們認(rèn)為，未經(jīng)使用過(guò)的新桿與經(jīng)一定交變載荷工作一定時(shí)間后的舊桿，兩者的差別是內(nèi)部累積損傷程度有所不同，因此其剩余壽命也隨之不同。傳統(tǒng)的Miner線

5、性累積損傷理論認(rèn)為損傷率D與循環(huán)應(yīng)力工作頻(次)率成線性比，即（1-1）故剩余壽命（1-2）但Marco-Starkey理論(1945)卻認(rèn)為不然，他認(rèn)為如果，則當(dāng)作用同一時(shí)，大應(yīng)力造成的損傷將會(huì)大于較小應(yīng)力或造成的損傷。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。Corten-Dolan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。Corten-Dolan壽命估算公式為：（1-3）式中可以為八級(jí)載荷譜（）中任一級(jí)應(yīng)力幅的頻（次）率，，為最大應(yīng)力級(jí)（）的幅值，為曲線上與相應(yīng)的疲勞指數(shù)，指數(shù)為斜線的斜率的

6、倒數(shù)（實(shí)際使用時(shí)以代替之）。3.一種新的抽油桿疲勞強(qiáng)度的可靠度計(jì)算摸型該計(jì)算模型提出了常規(guī)疲勞設(shè)計(jì)方法；分析了抽油桿承受的隨機(jī)工作應(yīng)力并給出了處理方法；提出了抽油桿疲勞極限分布的確定方法；在已知抽油桿應(yīng)力、一定應(yīng)力比的疲勞強(qiáng)度分布的前提下，得出了抽油桿在任意應(yīng)力比下的當(dāng)量疲勞強(qiáng)度分布，并利用應(yīng)力—強(qiáng)度干涉模型提出了抽油桿疲勞強(qiáng)度的可靠度計(jì)算方法。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

7、強(qiáng)度設(shè)計(jì)的范疇。另一類是API推薦的公式（1-4）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)。在上面分析認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，并結(jié)合現(xiàn)代疲勞強(qiáng)度理論可建立新的計(jì)算模型。現(xiàn)提出的新理論認(rèn)為，抽油桿疲勞強(qiáng)度的可靠度計(jì)算取決于三個(gè)因素，即工作應(yīng)力的分布、一定應(yīng)力比下疲勞極限的分布和任意應(yīng)力比下當(dāng)量疲勞強(qiáng)度的模型。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。1.2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。對(duì)有桿泵來(lái)說(shuō)，抽油桿柱作為地面抽油機(jī)和