專利名稱：一種評價抽油光桿涂層對疲勞強(qiáng)度影響的實驗方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油設(shè)備領(lǐng)域?qū)嶒灧椒?，特別涉及一種評價抽油光桿 涂層對疲勞強(qiáng)度影響的實驗方法。
技術(shù)背景抽油機(jī)井一直以來都是國內(nèi)外油田的主要采油方式。隨著當(dāng)前深油 井、稠油井和高含水井的不斷增多，合金涂層光桿以其優(yōu)異的防腐耐磨性 能得到了廣泛使用。但由于合金涂層的制備過程使得光桿基體與涂層之間 呈現(xiàn)冶金結(jié)合，涂層的存在對抽油光桿的疲勞性能的影響也越來越關(guān)鍵，油田現(xiàn)場80%以上的光桿斷裂為卡子下方IO公分范圍內(nèi)的彎曲疲勞斷裂 目前并沒有專門針對合金涂層光桿疲勞性能的實驗方法，各大油田和光桿生產(chǎn)廠家的通用方法依然是采用普通光桿疲勞性能的測試方法，即主要參考SY/T5029-2006抽油桿標(biāo)準(zhǔn)，采用拉-拉疲勞試驗來考察光桿的疲勞性能和使用壽命。但事實上這種拉-拉疲勞試驗方法考察的疲勞性能大都決定于光桿的抗拉強(qiáng)度，而涂層對抗拉強(qiáng)度并沒有壞的影響，因此這種方法反映不出涂層對疲勞性能真正的影響。而對于合金涂層抽油光桿，由于涂層與基體之間材質(zhì)的顯著差異和冶金結(jié)合，涂層相對易于出現(xiàn)疲勞源并迅速擴(kuò)展進(jìn)入基體，使得涂層光桿的彎曲疲勞斷裂要明顯高于普通無涂層光桿。因此，必須確定一種有效評價抽油光桿涂層對其疲勞強(qiáng)度影響的實驗方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種評 價抽油光桿涂層對疲勞強(qiáng)度影響的實驗方法，它能夠通過結(jié)合拉-拉疲勞 實驗機(jī)的控制系統(tǒng)和三點彎曲試驗機(jī)的支座及壓頭，進(jìn)行三點彎曲疲勞試 驗，實現(xiàn)對油田現(xiàn)場抽油光桿卡子下方10公分范圍內(nèi)的彎曲疲勞過程的 模擬，釆用本發(fā)明方法可以有效地評價涂層對抽油光桿疲勞強(qiáng)度的影響。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明一種評價抽油光桿涂層對疲勞強(qiáng)度影響的實驗方法，所述實驗方法包括下列步驟1) 、確定相應(yīng)的疲勞試驗試樣和實驗參數(shù)；2) 、評^i^莫擬裝置的組裝；3) 、模擬油田現(xiàn)場的彎曲疲勞過程進(jìn)行實驗；4) 、比較。所述確定相應(yīng)的疲勞試驗試樣和實驗參數(shù)步驟為結(jié)合GBT 14452金 屬彎曲力學(xué)性能試驗方法、SY/T5029抽油桿標(biāo)準(zhǔn)和實際情況，確定相應(yīng) 的疲勞試驗試樣和實驗參數(shù)。所述評價模擬裝置的組裝步驟為將三點彎曲試驗機(jī)的壓頭裝入拉-拉 疲勞實驗機(jī)的上卡具，將涂層光桿試樣置于壓頭正下方的三點彎曲支座 上。所述模擬油田現(xiàn)場的彎曲疲勞過程進(jìn)行實驗步驟為通過拉-拉疲勞實 驗機(jī)控制系統(tǒng)控制壓頭載荷和頻率參數(shù)，模擬油田現(xiàn)場的彎曲疲勞過程， 記錄同等條件下不同試樣的疲勞斷裂周次；所述比較步驟為為比較步驟3的同等條件下不同試樣的疲勞斷裂周 次，即可用來評價抽油光桿涂層對疲勞強(qiáng)度的影響。本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是1 .便于真實反映涂層對抽油光桿疲勞性能的影響，有利于篩選涂層和 控制產(chǎn)品質(zhì)量；2.有利于油田現(xiàn)場選擇合金涂層抽油光桿，減少彎曲疲勞斷裂的事故。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本發(fā)明實施方 式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。l.首先結(jié)合GBT 14452金屬彎曲力學(xué)性能試馬全方法、SY/T5029抽油 桿標(biāo)準(zhǔn)和實際情況，確定相應(yīng)的疲勞試馬全試樣和實—瞼參凄丈；選取028.6mm規(guī)格光桿試樣進(jìn)行試驗，該試樣表面釆用3種不同的熱噴涂-重熔工藝制備0.4mm厚的M60合金涂層，3種熱噴涂-重熔工藝 的溫度和速度配合不同，即溫度高低和車速快慢的配合不同，分別形成試 樣1、試樣2和試樣3等三種合金涂層試樣，進(jìn)行耐彎曲疲勞性能的比較。 根據(jù)GBT 14452金屬彎曲力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定取跨距Ls為 500mm,取試樣總長度550mm,支撐滾柱和施壓滾輪直徑均選耳又30mm。 在試驗參數(shù)的制定上，根據(jù)試驗經(jīng)驗選取該試樣抗彎強(qiáng)度的50%作為最大 彎曲強(qiáng)度，即1150MPa。參考SY/T5029抽油桿標(biāo)準(zhǔn)和試驗情況，選取正 弦波、應(yīng)力比O.l,頻率20Hz。2. 評價模擬裝置的組裝，將三點彎曲試驗機(jī)的壓頭裝入拉-拉疲勞實驗 機(jī)的上卡具，將涂層光桿試樣置于壓頭正下方的三點彎曲支座上；3. 通過拉拉疲勞實驗機(jī)控制系統(tǒng)控制壓頭載荷和頻率等參數(shù)，模擬油 田現(xiàn)場的彎曲疲勞過程，記錄同等條件下不同試樣的疲勞斷裂周次；事例中試樣l、試樣2和試樣3的疲勞斷裂周次分別為20.5萬、25.1 萬和11.7萬次。4. 比較步驟3的疲勞斷裂周次，即可用來評價抽油光桿涂層對疲勞強(qiáng) 度的影響。由步驟3的結(jié)果可以判定三種試樣的耐彎曲疲勞性能排序為試樣2 > 試樣1>試樣3,可見工藝2條件下試樣耐彎曲疲勞性能最佳，對疲勞強(qiáng) 度的影響最小，建議在實際中采用，而工藝3的耐彎曲疲勞性能最差，對 疲勞強(qiáng)度的影響最壞，在實際生產(chǎn)中必須加以避免。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā) 明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種評價抽油光桿涂層對疲勞強(qiáng)度影響的實驗方法，其特征在于所述實驗方法包括下列步驟1)、確定相應(yīng)的疲勞試驗試樣和實驗參數(shù)；2)、評價模擬裝置的組裝；3)、模擬油田現(xiàn)場的彎曲疲勞過程進(jìn)行實驗；4)、比較。
2、 如權(quán)利要求1所述的評價抽油光桿涂層對疲勞強(qiáng)度影響的實驗方 法，其特征在于所述確定相應(yīng)的疲勞試驗試樣和實驗參數(shù)步驟為結(jié)合 GBT 14452金屬彎曲力學(xué)性能試l全方法、SY/T5029抽油桿標(biāo)準(zhǔn)和實際情 況，確定相應(yīng)的疲勞試-驗試樣和實-驗參數(shù)。
3、 如權(quán)利要求1所述的評價抽油光桿涂層對疲勞強(qiáng)度影響的實驗方 法，其特征在于所述評價模擬裝置的組裝步驟為將三點彎曲試驗機(jī)的壓 頭裝入拉-拉疲勞實驗機(jī)的上卡具，將涂層光桿試樣置于壓頭正下方的三 點彎曲支座上。
4、 如權(quán)利要求3所述的評價抽油光桿涂層對疲勞強(qiáng)度影響的實驗方 法，其特征在于所述模擬油田現(xiàn)場的彎曲疲勞過程進(jìn)行實驗步驟為通過 拉—拉疲勞實驗機(jī)控制系統(tǒng)控制壓頭載荷和頻率參數(shù)，模擬油田現(xiàn)場的彎 曲疲勞過程，記錄同等條件下不同試樣的疲勞斷裂周次；
5、 如權(quán)利要求4所述的評價抽油光桿涂層對疲勞強(qiáng)度影響的實驗方 法，其特征在于所述比較步驟為為比較步驟3的同等條件下不同試樣的 疲勞斷裂周次，即可用來評價抽油光桿涂層對疲勞強(qiáng)度的影響。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種評價抽油光桿涂層對疲勞強(qiáng)度影響的實驗方法，所述實驗方法包括下列步驟確定相應(yīng)的疲勞試驗試樣和實驗參數(shù)、評價模擬裝置的組裝、模擬油田現(xiàn)場的彎曲疲勞過程進(jìn)行實驗和比較。它能夠通過結(jié)合拉-拉疲勞實驗機(jī)的控制系統(tǒng)和三點彎曲試驗機(jī)的支座及壓頭，進(jìn)行三點彎曲疲勞試驗，實現(xiàn)對油田現(xiàn)場抽油光桿卡子下方10公分范圍內(nèi)的彎曲疲勞過程的模擬，采用本發(fā)明方法可以有效地評價涂層對抽油光桿疲勞強(qiáng)度的影響。
文檔編號G01N3/34GK101281108SQ200810112579
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者吳振寧, 張庚娟, 斌 田, 黃錦濱 申請人:安東石油技術(shù)(集團(tuán))有限公司