超高强度抽油杆P-S-N曲线试验研究

概述了超高强度抽油杆的特点，将其与其他抽油杆进行了对比分析；给出了超高强度抽油杆P-S-N曲线的定义、试验研究方法；通过试验，得出了3个应力水平下，超高强度抽油杆试样的循环次数；用概率统计法对试验数据进行了处理，得到了P-S-N曲线。有了超高强度抽油杆的P-S-N曲线，就可以据此对各种超高强度抽油杆进行检验，从而避免或减少抽油杆断裂事故的发生。     

超高强度抽油杆P-S-N曲线拟合新方法

P-S-N曲线是超高强度抽油杆力学性能分析的主要依据,其拟合方法通常参照于普通抽油杆。然而实验数据表明,超高强度抽油杆并不满足普通抽油杆P-S-N曲线拟合模型的假设条件。为了研究适应于超高强度抽油杆的P-S-N曲线拟合方法,提出了基于Box-Cox变量变换法的三参数P-S-N曲线拟合模型,其中Box-Cox变量变换法解决了一定循环应力下,疲劳寿命不满足正态分布的问题;三参数P-S-N曲线模型更符合典型S-N曲线的趋势。实验计算结果表明,新方法下的P-S-N曲线拟合度更高,相对误差仅为1.46%~4.12%,仅为以往方法的11%~30%,新方法拟合的曲线更能体现超高强度抽油杆力学性能,精确度更高。     

20CrMo超高强度抽油杆的疲劳可靠性分析

为了提高抽油杆的产品质量,必须保证给定疲劳寿命的可靠性。为此,需要进行疲劳寿命试验,并分析其可靠性。石油大学（北京）与东北输油管理局铁岭机械厂合作,对２０ＣｒＭｏ超高强度抽油杆进行了疲劳寿命试验及可靠性分析。现文介绍了疲劳试验的方法、试件及条件;给出了疲劳寿命的概率分布;得出了２０ＣｒＭｏ抽油杆的Ｐ—Ｓ—Ｎ曲线;提出了保证２０ＣｒＭｏ超高强度抽油杆疲劳可靠性的工艺措施。     

SY/T6272—1997《超高强度抽油杆》标准验证研究

针对SY/T6272—1997《超高强度抽油杆》标准在实施中出现的常规力学性能指标的某些参数不合理及其与疲劳强度性能要求不协调的问题,广泛收集样品,采用实物试验和标准试样试验对比的方法对标准中超高强度抽油杆的技术参数进行了验证,获取了各项力学指标总体分布参数,提出修订标准的几点建议,推荐采用修订的若干力学参数。     

超高强度空心抽油杆制造工艺探讨

空心抽油杆的制造工艺分为镦锻式和摩擦焊接式2种,力学性能仅满足D级抽油杆水平,不能满足目前石油开采的需要,油田开发迫切需要超高强度空心抽油杆。针对摩擦焊接工艺焊接接头存在低韧性、低硬度区域,制约了空心抽油杆整体性能的实际情况,进行了工艺探讨和研究。利用改变焊接端面形式和焊后局部采用调质处理等工艺,提高焊接接头性能,其中抗拉强度达到了H级抽油杆水平,冲击韧度和疲劳强度也接近了超高强度抽油杆水平。     

高强度准贝氏体钢抽油杆制造工艺

对不同热处理条件下的准风民体钢进行了机械性能测试，说明用准贝氏体钢制造Ｄ级抽油杆，可采用热轧＋高温回人，或正火＋高温回火热处理工艺；用准贝氏体钢制造Ｈ级抽油杆，可采用热轧＋低温回火，或者正火＋低温回火热处理工艺。对准贝民体钢制造的抽油杆的实体拉伸试验证明，用准贝氏体钢制造的Ｄ级和Ｈ级抽油杆分别满足ＧＢ７２２９－８７和相关资料的性能要求，并且具有工艺简单、生产效率高等优点，具有重要的推广价值。     

使用玻璃钢抽油杆,H1型超高强度抽油杆和D级抽油杆对产液量的影响

使用玻璃钢抽油杆、Ｈ＿１型超高强度抽油杆和Ｄ级抽油杆对产液量影响的定量分析表明：对于不同的井况、不同的抽油机机型和不同的可选抽油泵系列，使用玻璃钢抽油杆、Ｈ＿１型超高强度抽油杆相对使用Ｄ级抽油杆的增产效果有较大差别。实际使用中必须根据井况、已有抽油机和可选抽油泵系列进行优化设计分析后选择抽油杆类型。     

国外新结构和高强度抽油杆的技术发展

介绍近年来发现的几种新型抽油杆：焊接抽油杆；空心抽油杆；喷涂不锈钢抽油杆；综合强化抽油杆；高强度抽油杆；连续抽油杆；新材料抽油杆。     

超高强度抽油杆在国内外的推广应用

介绍了近30 a来国内外在抽油杆方面的研究成果及其应用情况和超高强度抽油杆的发展前景.对2种类型--工艺型[HY]和材料型[HL]超高强度抽油杆的制造工艺和性能进行了详细比较,阐述了国内工艺型超高强度抽油杆在生产和性能上的优势.着重对国内外工艺型超高强度抽油杆的井况试验、研制和使用情况进行了分析,指出在当前形势下普通抽油杆已不能满足国内油田开采的需要,应推广应用工艺型超高强度抽油杆.     

超高强度抽油杆的疲劳筛选试验

对20CrMo钢超高强度抽油杆的制造工艺进行了试验研究,从中优选出两种工艺方案。按优选工艺生产的超高强度抽油杆的疲劳中值寿命是D级杆的3.49～17.46倍。研究证明,采用我国现有D级抽油杆用钢,选择合理加工工艺,特别是热处理工艺,可以生产超高强度抽油杆。     

高强度准贝氏体多抽油杆制造工艺

对不同热处理条件下的准则贝氏体钢进行了机械性能测试，说明用准贝氏体钢制造Ｄ级抽油杆，可采用热轧＋高温回火，或正火＋高温回火热处理工艺；用准贝氏体钢制造Ｈ级抽油杆，可采用热轧＋低温回火，或者正火＋低温回火热处理工艺。对准贝氏体钢制造的抽油杆的实体拉伸试验证明，用准贝氏体钢制造的Ｄ级和Ｈ级抽油杆分别满足ＧＢ７２２９－８７和相关资料的性能要求，并且具有工艺简单、生产效率高等优点，具有重要的推广价值。     

材料型超高强度抽油杆的发展与应用

超高强度抽油杆适用于稠油井、高含水井、深井或超深井，还可用小直径的超高强度抽油杆代替大直径的Ｄ组抽油杆，减轻抽油杆柱的重量和接箍的活塞效应，达到节能和减小井筒内井液流动阻力的目的。美国生产的９７型和ＨＳ型超高强主抽油杆力学性能很好，但钢材罗贵。国内研制的ＦＧ２０和低碳ＭｎＢ非调质钢材料型超高强 度抽油杆，力学性能基本达到或达到ＳＹ／Ｔ６２７２－１９９７《超高强度抽油杆》的要求，但是ＦＧ２０非调质钢     

钢丝绳抽油杆抽油超冲程分析

通过对钢丝绳抽油杆和常规钢杆振动模型固有频率的分析，从理论上分析了钢丝绳抽油杆和常规钢杆振动形成谐振(超冲程)的奈件；同时讨论了振动阻尼系数对共振的影响关系，从理论上得出了钢丝绳抽油杆在抽油时更易形成超冲程，进而从理论上解释了钢丝绳抽油杆在抽油过程中的泵效较高的事实，进一步解释了当前人们对钢丝绳应用和研究中的一些疑点和难点，为钢丝绳抽油系统的设计和应用提供了重要的理论指导。     

准贝氏体钢超高强度抽油杆的开发与应用

阐述了准贝氏体钢的生产工艺、显微组织特征冶金质量和机械性能，以及用这种钢制造的ＨＬ级超高强度抽油杆的性能和现场试验情况。试验和应用结果表明：ＢＺ－１１Ｈ准贝氏体钢冶金品质优良，具有高的强度，塑性和良好的疲劳性能，适合于制造ＨＬ级超高强度抽油杆，而且生产工艺简化，易于大批量生产，产品性能稳定，质量可靠，节约能源，具有良好的经济效益。ＨＬ级超高强度抽油杆适用于泵挂深、载荷重、腐蚀较严重等多种油井，可延     

对两种D级抽油杆的可靠性研究

对两种型号的D级抽油杆分别进行两级和三级应力水平的疲劳试验,统计分析出疲劳寿命分布规律,得到P—S—N曲线,并提出现场工作环境下的寿命计算式。     

HK级抽油杆研制与试验研究

介绍了超高强度防腐HK级抽油杆的研制背景、过程和结果,并将其和目前国内外油田使用的D级抽油杆、H级抽油杆和K级抽油杆在力学性能和抗腐蚀方面进行了对比试验。结果表明:HK级抽油杆在力学性能和抗腐蚀方面的总体性能优于其他类别的抽油杆,具有推广应用价值。     

抽油杆表面缺陷及裂纹分析

根据抽油杆锻造表面缺陷检测和实物疲劳试验，分析了抽油杆各部位的表面缺陷形态及表面裂纹形态。为抽油杆锻造质量评定和疲劳寿命预测提供了裂纹模型。指出抽油杆表面缺陷主要是锻造皱褶所引起的微小裂纹，尽快改进锻造成型工艺，减少这种微小裂纹，是抽油杆生产厂应予重视和解决的问题。     

H级抽油杆许用应力计算及疲劳寿命预测方法

为了有效使用H级抽油杆,对其许用应力计算方法和疲劳寿命预测方法进行了研究。在对H级抽油杆进行室内拉伸试验的基础上,计算了其抗拉强度与屈服强度的比值,根据该比值将H级抽油杆API最大许用应力计算系数由0.562 5修改为0.716 3;拟合建立了H级抽油杆的应力-疲劳曲线,折算了H级抽油杆在应力比为0.1条件下的极限疲劳应力;通过H级抽油杆在不同介质中和不同冲次下的疲劳测试,获得了含水率和冲次与抽油杆寿命的关系。研究的H级抽油杆许用应力计算及疲劳寿命预测方法,在长庆油田杏南作业区10口井进行了应用,结果表明,利用该方法对H级抽油杆进行优化设计可以改善其受力条件,充分发挥H级抽油杆的性能,使其满足现场生产对杆柱应力、寿命的需求。      

D级空心抽油杆疲劳性能试验研究

为考查Ｄ级空心抽油杆不同摩擦焊接工艺性能的可靠性, 采用电测试验应力法测试抽油杆焊接接头的应力集中系数β。在静拉伸条件下进行应变测试, 测得抽油杆焊接接头平均应力集中系数为１－０９１５ , 各应力集中系数分散性较小, 说明摩擦焊接工艺稳定可靠。在ＭＴＳ—８１０材料试验机上做了抽油杆短杆接头的疲劳试验, 采用数理统计方法统计分析Ｄ 级空心抽油杆疲劳性能, 获得Ｄ级杆的Ｐ－ Ｓ－ Ｎ 曲线和疲劳极限图, 求得存活率Ｐ＝ ９９－９ ％ 及对应寿命Ｎ＝ １０７时抽油杆的最大应力水平为２４４－３７ＭＰａ。统计结果表明, 按有关工艺制造的Ｄ级空心抽油杆疲劳强度满足使用要求。     

表面感应加热淬火抽油杆残余应力衰减的研究

为提高抽油杆的疲劳极限，研究了经表面感应加热淬火的抽油杆在疲劳极限应力作用下残余应力的衰减规律。结果表明，残余应力的衰减主要取决于心部组织的静屈服强度和循环屈服特性。心部组织静屈服强度高，又具有循环硬化特性的，残余应力衰减量小。反之，衰减量大。但是，残余应力的衰减主要发生在前几百个循环周次内，当循环周次超过１００次，不管心部材料是循环硬化的还是循环软化的，残余应力的衰减量都很小。由此，结合采用喷丸工艺，研制出疲劳极限达到６７０ＭＰａ的超高强度抽油杆，大大超过美国ＥＬ级抽油杆（５５４ＭＰａ）的水平。