[發明專利]一種超高強度抽油桿柱強度校核方法

在審

• 申請號: 201510094798.5
• 申請日: 2015-03-03
• 公開（公告）號: CN104749021A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）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
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 張培勛

技術領域

本發明屬于油田采油技術領域，具體涉及一種超高強度抽油桿柱強度校核方法，用于機采井抽油桿柱組合優化設計。

背景技術

長慶油田90％以上是采用抽油桿系統生產，在用抽油桿有5661.34萬米，其中，采用H級抽油桿有2587.59萬米，占在用抽油桿的45.7％。2013年以來長慶油田產建鉆采工程方案要求全部應用H級抽油桿，但目前抽油桿柱優化設計方法一般是建立在D級抽油桿的物理化學性能、許用應力的基礎上的，同時，現用的定向井優化設計軟件也還沒有建立高強度抽油桿優化設計方法，還無法規范超高強度抽油桿柱強度校核，指導現場使用。

目前，國內多采用美國石油學會(API)推薦的方法，即用修正古德曼圖來進行抽油桿強度校核和桿柱設計，如圖1所示，以抽油桿最小應力σ_min為橫坐標，抽油桿最大應力σ_max為縱坐標建立直角坐標系，圖中陰影區為疲勞安全區，抽油桿的折算應力點落在該陰影區內時，抽油桿就不會發生疲勞破壞，抽油桿最大許用應力σ_all的計算公式：

s_all＝(0.25T+0.5625s_min)×SF

其中σ_all—抽油桿最大許用應力；T—抽油桿最小抗拉強度；σ_min—抽油桿最小應力；SF—抽油桿使用系數，考慮到流體腐蝕性等因素而附加的系數(小于或等于1.0)，SF值的選擇如表1所示。

表1：

然而，這種API推薦“修正古德曼圖”的方法是建立在D級抽油桿的物理化學性能、許用應力的基礎上設計的，并不能滿足H級抽油桿的強度校核和優化設計，準確性低。

發明內容

本發明的目的是克服現有API推薦“修正古德曼圖”的方法不能滿足H級抽油桿的強度校核和優化設計，準確性低的問題。

為此，本發明提供了一種超高強度抽油桿柱強度校核方法，包括如下步驟：

1)在修正古德曼圖抽油桿最大許用應力計算公式的基礎上，引入參數K和a,得到新的抽油桿最大許用應力σ_all計算模型其中，σ_all—抽油桿最大許用應力；T—抽油桿最小抗拉強度；σ_min—抽油桿最小應力；SF—抽油桿使用系數，K—安全系數；a—抽油桿抗拉強度與屈服強度的比值；

2)求取步驟1)抽油桿最大許用應力σ_all計算模型中的參數T、K和a；

3)將步驟2)中求取的T、K和a值代入步驟1)抽油桿最大許用應力σ_all計算模型中，得到抽油桿最大許用應力σ_all與抽油桿最小應力σ_min之間對應關系的公式，即為抽油桿強度校核公式；

4)核算判斷，抽油桿的最大應力σ_max不應超過計算出的最大許用應力σ_all，即σ_max≦σ_all。

上述步驟1)中得到抽油桿最大許用應力σ_all計算模型包括如下步驟：

(1)以抽油桿最小應力σ_min為橫坐標，抽油桿最大應力σ_max為縱坐標建立直角坐標系，抽油桿拉伸脈動循環時的安全疲勞極限為抽油桿材料抗拉強度的一半，由于考慮安全系數K，得到安全系數為K時的疲勞極限應力點D點坐標為(0,T/(2K))，屈服強度點E點坐標為(T/a，T/a)。

(2)由D點坐標(0,T/(2K))和E點坐標(T/a，T/a)，得到最大許用疲勞極限應力線DE方程為σmax=T2K+(1-a2K)σmin.]]>