一種超高強(qiáng)度抽油桿柱強(qiáng)度校核方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于油田采油技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種超高強(qiáng)度抽油桿柱強(qiáng)度校核方法， 用于機(jī)采井抽油桿柱組合優(yōu)化設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002] 長(zhǎng)慶油田90%W上是采用抽油桿系統(tǒng)生產(chǎn)，在用抽油桿有5661. 34萬(wàn)米，其中，采 用H級(jí)抽油桿有2587. 59萬(wàn)米，占在用抽油桿的45. 7%。2013年W來(lái)長(zhǎng)慶油田產(chǎn)建鉆采工 程方案要求全部應(yīng)用H級(jí)抽油桿，但目前抽油桿柱優(yōu)化設(shè)計(jì)方法一般是建立在D級(jí)抽油桿 的物理化學(xué)性能、許用應(yīng)力的基礎(chǔ)上的，同時(shí)，現(xiàn)用的定向井優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件也還沒(méi)有建立高 強(qiáng)度抽油桿優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，還無(wú)法規(guī)范超高強(qiáng)度抽油桿柱強(qiáng)度校核，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)使用。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)多采用美國(guó)石油學(xué)會(huì)（API)推薦的方法，即用修正古德曼圖來(lái)進(jìn)行抽 油桿強(qiáng)度校核和桿柱設(shè)計(jì)，如圖1所示，W抽油桿最小應(yīng)力0mi。為橫坐標(biāo)，抽油桿最大應(yīng)力 〇。"為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，圖中陰影區(qū)為疲勞安全區(qū)，抽油桿的折算應(yīng)力點(diǎn)落在該陰 影區(qū)內(nèi)時(shí)，抽油桿就不會(huì)發(fā)生疲勞破壞，抽油桿最大許用應(yīng)力0all的計(jì)算公式：
[0004] Saii=(0. 25T+0. 5625smJXSF
[000引其中Oall-抽油桿最大許用應(yīng)力；T-抽油桿最小抗拉強(qiáng)度；omi。一抽油桿最小應(yīng) 力；SF-抽油桿使用系數(shù)，考慮到流體腐蝕性等因素而附加的系數(shù)（小于或等于1. 0)，SF值 的選擇如表1所示。
[0006]表1 ;
[0007]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種超高強(qiáng)度抽油桿柱強(qiáng)度校核方法，其特征在于：包括如下步驟： 1) 在修正古德曼圖抽油桿最大許用應(yīng)力計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，引入?yún)?shù)K和a，得到新的 抽油桿最大許用應(yīng)力〇all計(jì)算?！?
，其中，〇 all-抽油桿最 大許用應(yīng)力；T一抽油桿最小抗拉強(qiáng)度；σ min-抽油桿最小應(yīng)力；SF-抽油桿使用系數(shù)，K一 安全系數(shù)；a-抽油桿抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度的比值； 2) 求取步驟1)抽油桿最大許用應(yīng)力〇all計(jì)算模型中的參數(shù)T、K和a; 3) 將步驟2)中求取的T、K和a值代入步驟1)抽油桿最大許用應(yīng)力〇all計(jì)算模型中， 得到抽油桿最大許用應(yīng)力 〇all與抽油桿最小應(yīng)力σ min之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的公式，即為抽油桿 強(qiáng)度校核公式； 4) 核算判斷，抽油桿的最大應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)計(jì)算出的最大許用應(yīng)力σ all，即 0 max- 0 all°
2. 如權(quán)利要求1所述的超高強(qiáng)度抽油桿柱強(qiáng)度校核方法，其特征在于：所述步驟1)中 得到抽油桿最大許用應(yīng)力σ all計(jì)算模型包括如下步驟： (1) 以抽油桿最小應(yīng)力〇_為橫坐標(biāo)，抽油桿最大應(yīng)力σ _為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo) 系，抽油桿拉伸脈動(dòng)循環(huán)時(shí)的安全疲勞極限為抽油桿材料抗拉強(qiáng)度的一半，由于考慮安全 系數(shù)Κ，得到安全系數(shù)為K時(shí)的疲勞極限應(yīng)力點(diǎn)D點(diǎn)坐標(biāo)為（0, IV (2Κ))，屈服強(qiáng)度點(diǎn)E點(diǎn)坐 標(biāo)為（T/a，T/a); (2) 由D點(diǎn)坐標(biāo)（0, ?7 (2K))和E點(diǎn)坐標(biāo)（T/a，T/a)，得到最大許用疲勞極限應(yīng)力線DE 方程為
⑶設(shè)σ _= σ all，且考慮油井流體的腐蝕性，則有
，即 為新的抽油桿最大許用應(yīng)力〇all計(jì)算模型。
3. 如權(quán)利要求1所述的超高強(qiáng)度抽油桿柱強(qiáng)度校核方法，其特征在于：所述步驟2)中 參數(shù)T為多組抽油桿拉伸實(shí)驗(yàn)測(cè)量抽油桿抗拉強(qiáng)度 〇 b中的最小值。
4. 如權(quán)利要求3所述的超高強(qiáng)度抽油桿柱強(qiáng)度校核方法，其特征在于：所述抽油桿抗 拉強(qiáng)撞
，其中，Pb-抽油桿發(fā)生斷裂時(shí)的拉力，N Aci-抽油桿的橫截面積，mm2。
5. 如權(quán)利要求1所述的超高強(qiáng)度抽油桿柱強(qiáng)度校核方法，其特征在于：所述步驟2)中 參數(shù)
σ s-抽油桿的屈服強(qiáng)度；PS-抽油桿抵抗微量塑性變形的應(yīng) 力；Atl-抽油桿橫截面積。
6. 如權(quán)利要求1所述的超高強(qiáng)度抽油桿柱強(qiáng)度校核方法，其特征在于：所述步驟2)中 參數(shù)
其中，35。%-置信度50%的疲勞極限，5 99.9%-置信度99.9%的疲勞極限。
7. 如權(quán)利要求1所述的超高強(qiáng)度抽油桿柱強(qiáng)度校核方法，其特征在于：所述步驟1)中 抽油桿使用系數(shù)SF為0.9。
【專利摘要】本發(fā)明屬于油田采油技術(shù)領(lǐng)域，具體提供了超高強(qiáng)度抽油桿柱強(qiáng)度校核方法，包括如下步驟：1)在修正古德曼圖抽油桿最大許用應(yīng)力計(jì)算公式的基礎(chǔ)上引入?yún)?shù)K和a,得到新的抽油桿最大許用應(yīng)力σall計(jì)算模型2)求取步驟1)抽油桿最大許用應(yīng)力σall計(jì)算模型中的參數(shù)T、K和a；3)將步驟2)中求取的T、K和a值代入步驟1)抽油桿最大許用應(yīng)力σall計(jì)算模型中，得到抽油桿強(qiáng)度校核公式；4)核算判斷，抽油桿的最大應(yīng)力σmax不應(yīng)超過(guò)計(jì)算出的最大許用應(yīng)力σall。本發(fā)明提供的這種強(qiáng)度校核方法能滿足H級(jí)抽油桿的強(qiáng)度校核和優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高超高強(qiáng)度抽油桿優(yōu)化設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G01N3-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104749021
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510094798
【發(fā)明人】張巖, 曾亞勤, 黃偉, 甘慶明, 陸梅, 李明, 李佰濤, 韓二濤, 辛宏, 張磊, 楊海濤, 劉天宇, 劉濤, 呼蘇娟
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油天然氣股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2015年3月3日