CN101281108B - 一种评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验方法，所述实验方法包括下列步骤：确定相应的疲劳试验试样和实验参数、评价模拟装置的组装、模拟油田现场的弯曲疲劳过程进行实验和比较。它能够通过结合拉-拉疲劳实验机的控制系统和三点弯曲试验机的支座及压头，进行三点弯曲疲劳试验，实现对油田现场抽油光杆卡子下方10公分范围内的弯曲疲劳过程的模拟，采用本发明方法可以有效地评价涂层对抽油光杆疲劳强度的影响。

Description

一种评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验方法

技术领域

本发明涉及一种石油设备领域实验方法，特别涉及一种评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验方法。

背景技术

抽油机井一直以来都是国内外油田的主要采油方式。随着当前深油井、稠油井和高含水井的不断增多，合金涂层光杆以其优异的防腐耐磨性能得到了广泛使用。但由于合金涂层的制备过程使得光杆基体与涂层之间呈现冶金结合，涂层的存在对抽油光杆的疲劳性能的影响也越来越关键，油田现场80％以上的光杆断裂为卡子下方10公分范围内的弯曲疲劳断裂

目前并没有专门针对合金涂层光杆疲劳性能的实验方法，各大油田和光杆生产厂家的通用方法依然是采用普通光杆疲劳性能的测试方法，即主要参考SY/T5029-2006抽油杆标准，采用拉-拉疲劳试验来考察光杆的疲劳性能和使用寿命。

但事实上这种拉-拉疲劳试验方法考察的疲劳性能大都决定于光杆的抗拉强度，而涂层对抗拉强度并没有坏的影响，因此这种方法反映不出涂层对疲劳性能真正的影响。

而对于合金涂层抽油光杆，由于涂层与基体之间材质的显著差异和冶金结合，涂层相对易于出现疲劳源并迅速扩展进入基体，使得涂层光杆的弯曲疲劳断裂要明显高于普通无涂层光杆。因此，必须确定一种有效评价抽油光杆涂层对其疲劳强度影响的实验方法。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验方法，它能够通过结合拉-拉疲劳实验机的控制系统和三点弯曲试验机的支座及压头，进行三点弯曲疲劳试验，实现对油田现场抽油光杆卡子下方10公分范围内的弯曲疲劳过程的模拟，采用本发明方法可以有效地评价涂层对抽油光杆疲劳强度的影响。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验方法，所述实验方法包括下列步骤：

1)、确定相应的疲劳试验试样和实验参数；

2)、评价模拟装置的组装；

3)、模拟油田现场的弯曲疲劳过程进行实验；

4)、比较。

所述确定相应的疲劳试验试样和实验参数步骤为结合GBT 14452金属弯曲力学性能试验方法、SY/T5029抽油杆标准和实际情况，确定相应的疲劳试验试样和实验参数。

所述评价模拟装置的组装步骤为将三点弯曲试验机的压头装入拉-拉疲劳实验机的上卡具，将涂层光杆试样置于压头正下方的三点弯曲支座上。

所述模拟油田现场的弯曲疲劳过程进行实验步骤为通过拉-拉疲劳实验机控制系统控制压头载荷和频率参数，模拟油田现场的弯曲疲劳过程，记录同等条件下不同试样的疲劳断裂周次；

所述比较步骤为为比较步骤3的同等条件下不同试样的疲劳断裂周次，即可用来评价抽油光杆涂层对疲劳强度的影响。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

1.便于真实反映涂层对抽油光杆疲劳性能的影响，有利于筛选涂层和控制产品质量；

2.有利于油田现场选择合金涂层抽油光杆，减少弯曲疲劳断裂的事故。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

1.首先结合GBT 14452金属弯曲力学性能试验方法、SY/T5029抽油杆标准和实际情况，确定相应的疲劳试验试样和实验参数；

选取Ф28.6mm规格光杆试样进行试验，该试样表面采用3种不同的热喷涂-重熔工艺制备0.4mm厚的Ni60合金涂层，3种热喷涂-重熔工艺的温度和速度配合不同，即温度高低和车速快慢的配合不同，分别形成试样1、试样2和试样3等三种合金涂层试样，进行耐弯曲疲劳性能的比较。根据GBT 14452金属弯曲力学性能试验方法标准规定取跨距Ls为500mm，取试样总长度550mm，支撑滚柱和施压滚轮直径均选取30mm。在试验参数的制定上，根据试验经验选取该试样抗弯强度的50％作为最大弯曲强度，即1150MPa。参考SY/T5029抽油杆标准和试验情况，选取正弦波、应力比0.1，频率20Hz。

2.评价模拟装置的组装，将三点弯曲试验机的压头装入拉-拉疲劳实验机的上卡具，将涂层光杆试样置于压头正下方的三点弯曲支座上；

3.通过拉拉疲劳实验机控制系统控制压头载荷和频率等参数，模拟油田现场的弯曲疲劳过程，记录同等条件下不同试样的疲劳断裂周次；

事例中试样1、试样2和试样3的疲劳断裂周次分别为20.5万、25.1万和11.7万次。

4.比较步骤3的疲劳断裂周次，即可用来评价抽油光杆涂层对疲劳强度的影响。

由步骤3的结果可以判定三种试样的耐弯曲疲劳性能排序为：试样2＞试样1＞试样3，可见工艺2条件下试样耐弯曲疲劳性能最佳，对疲劳强度的影响最小，建议在实际中采用，而工艺3的耐弯曲疲劳性能最差，对疲劳强度的影响最坏，在实际生产中必须加以避免。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种评价抽油光杆涂层对疲劳强度影响的实验方法，其特征在于：所述实验方法包括下列步骤：

1)、确定相应的疲劳试验试样和实验参数；

2)、评价模拟装置的组装；

3)、模拟油田现场的弯曲疲劳过程进行实验；

4)、比较；

所述确定相应的疲劳试验试样和实验参数步骤为结合GBT 14452金属弯曲力学性能试验方法、SY/T5029抽油杆标准和实际情况，确定相应的疲劳试验试样和实验参数；

所述评价模拟装置的组装步骤为将三点弯曲试验机的压头装入拉-拉疲劳实验机的上卡具，将涂层光杆试样置于压头正下方的三点弯曲支座上；

所述模拟油田现场的弯曲疲劳过程进行实验步骤为通过拉-拉疲劳实验机控制系统控制压头载荷和频率参数，模拟油田现场的弯曲疲劳过程，记录同等条件下不同试样的疲劳断裂周次；

所述比较步骤为比较步骤3的同等条件下不同试样的疲劳断裂周次，即可用来评价抽油光杆涂层对疲劳强度的影响。