CN112683712B - 一种抽油杆腐蚀寿命确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抽油杆腐蚀寿命确定方法，属于油气井腐蚀防护领域。其特征在于：首先利用高温高压釜对抽油杆材质在模拟工况下进行腐蚀测试，并得到均匀腐蚀速率值，进而计算得到抽油杆的实际截面积，再分别计算抽油杆最大工作应力和最小工作应力，然后计算抽油杆的许用最大应力，再计算出抽油杆的安全系数，最终根据给定的安全系数阈值计算出抽油杆的剩余安全服役寿命。该发明的优点在于：该方法能合理且准确地预测抽油杆的剩余腐蚀寿命，减小或避免抽油杆因腐蚀断裂带来的安全风险和经济损失。

Description

一种抽油杆腐蚀寿命确定方法

技术领域

本发明涉及油气井腐蚀防护领域，具体是涉及一种抽油杆腐蚀寿命确定方法。

背景技术

有杆泵采油是目前最主要的采油方式，占油井总数的80％以上，抽油杆作为地面抽油机和井下抽油泵的连接设备，是有杆泵采油的重要组成部分。抽油杆在工作过程中受到不对称循环载荷和井筒中液体腐蚀的共同作用，对于采出液含水率大、化度高、尤其是含CO₂等酸性介质的油井，抽油杆腐蚀更为严重。腐蚀会造成抽油杆截面积不断变小，严重时会导致抽油杆断裂，油井停产，造成巨大经济损失。但是，对抽油杆进行盲目地更换则会带来巨大的浪费，合理兼顾抽油杆的安全性和经济性就成为了实现有杆泵采油井安全、高效开发的关键。

已有的针对油井管柱服役寿命预测方法的研究主要侧重于对油管和套管的腐蚀寿命预测，“一种油管柱寿命预测方法”(申请公布号：CN 103206205 A)主要考虑了油管柱应力的情况，准确的预测了油管的寿命，减小或避免油气井油管柱的安全风险，“一种用于套管的腐蚀寿命预测方法”(申请公布号：CN 107290270A)主要考虑了受腐蚀作用下套管的抗内压强度和抗外挤强度，准确的预测了套管的寿命，减小或避免油气井套管因腐蚀诱发的安全风险。然而，油管主要考虑拉伸载荷，套管主要考虑内压载荷和挤压载荷，而抽油杆主要考虑其上下冲程中受到的不对称循环载荷，抽油杆的腐蚀寿命确定方法与油套管的腐蚀寿命确定方法完全不同。

因此，发明一种基于腐蚀实验结果的抽油杆腐蚀寿命确定方法还是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抽油杆腐蚀寿命确定方法，以解决现有抽油杆的寿命预测问题，并在达到上述目的同时，为抽油杆的更换提供依据，节省成本。

本发明采用以下技术方案，一种抽油杆腐蚀寿命确定方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一：收集分析油井抽油杆运行的工况参数，确定不同服役阶段影响抽油杆腐蚀的腐蚀环境W＝[X,Y,Z,...]，W表示腐蚀环境，X,Y,Z,…表示影响抽油杆腐蚀的几个主要因素；

步骤二：利用高温高压釜模拟实际工况对抽油杆材质进行腐蚀测试，测试条件为：w_i＝[x_i,y_i,z_i,...,t](i＝0,1,2,3,…,n-1,n)，w_i表示第i服役阶段的腐蚀环境，x_i表示第i服役阶段时主要因素X的取值大小，y_i表示第i服役阶段时主要因素Y的取值大小，z_i表示第i服役阶段时主要因素Z的取值大小，t表示腐蚀测试时间，n≥1，i＝n表示当前服役阶段，并利用腐蚀速率公式(1)求取抽油杆材质在不同工况环境下的均匀腐蚀速率值V_i；

式中：V_i为材质的均匀腐蚀速率，mm/a；m₀为腐蚀试验前试样的质量，g；m为腐蚀试验后试样的质量，g；S为试样总表面积，cm²；t为腐蚀测试时间，d；ρ为试样密度，g/cm³；

步骤三：将步骤二中的腐蚀速率值V_i代入公式(2)中，计算出抽油杆当前直径D₀'；

D₀'＝D₀-2∑V_iT_i(i＝0,1,2,3,…,n-1) (2)

式中：D₀'为抽油杆当前直径，mm；D₀为抽油杆原始直径，mm；V_i为第i阶段的均匀腐蚀速率，mm/a；T_i为抽油杆在第i阶段所运行的时间，a；

步骤四：将步骤三中的抽油杆当前直径D₀'和当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速V_n代入公式(3)中，计算得到受腐蚀作用后抽油杆剩余截面积A_r；

式中：A_r为腐蚀后抽油杆剩余截面积A_r，mm²；D₀'为抽油杆当前直径，mm；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a；T为抽油杆在当前服役阶段运行的时间，a；

步骤五：将步骤四中的剩余截面积A_r代入公式(4)中计算出抽油杆工作时的最大应力σ_max，其公式表示为(5)；

其中：

F_max＝F_r+F_l+I_ru+I_lu+F_o (6)

F_r＝ρ_sA_r0gL (7)

F_l＝(A_p-A_r0)ρ_sgL (8)

式中：σ_max为抽油杆工作时的最大应力，MPa；F_max为抽油杆工作时所受的最大载荷，N；A_r为腐蚀后抽油杆剩余截面积，mm²；D₀'为抽油杆当前直径，mm；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a；T为抽油杆在当前服役阶段运行的时间，a；F_r为抽油杆在空气中的重量，N；F_l为作用在抽油杆上的油管内流体重量，N；I_ru为上冲程时抽油杆的惯性载荷，N；I_lu为上冲程时油管内流体造成的惯性载荷，N；F_o为上冲程时抽油杆所受的其他载荷，包括摩擦载荷、井口回压产生的载荷等，N；ρ_s为抽油杆材质密度，kg/m³；A_r0为抽油杆原始横截面积，m²；g为重力加速度，m/s²；L为抽油杆长度，m；A_p为抽油泵内截面积，m²；s为冲程，m；n为冲次，min^-1；ε为油管的过流断面变化引起的液柱加速度变化系数；A_t为油管流通断面面积，m²；

步骤六：将步骤四中的剩余截面积A_r代入公式(11)中计算出抽油杆工作时的最小应力σ_min，其公式表示为(12)；

其中：

F_min＝F_r+F_f+I_rd+F_o'

F_r＝ρ_sA_r0gL (13)

F_f＝-ρ_lA_r0gL (14)

式中：σ_min为抽油杆工作时的最小应力，MPa；F_min为抽油杆工作时所受的最小载荷，N；A_r为腐蚀后抽油杆剩余截面积，mm²；D₀'为抽油杆当前直径，mm；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a；T为抽油杆在当前服役阶段运行的时间，a；F_r为抽油杆在空气中的重量，N；F_f为油管内流体对抽油杆的浮力，N；I_rd为下冲程时抽油杆的惯性载荷，N；F_o'为下冲程时抽油杆所受的其他载荷，包括摩擦载荷、井口回压产生的载荷等，N；ρ_s为抽油杆材质密度，kg/m³；A_r0为抽油杆原始横截面积，m²；g为重力加速度，m/s²；L为抽油杆长度，m；ρ_l为油管内流体的密度，kg/m³；s为冲程，m；n为冲次，min^-1；

步骤七：将步骤六中抽油杆工作时的最小应力σ_min代入公式(16)中计算得到抽油杆的许用最大应力[σ]_max，其公式表示为(17)；

式中：[σ]_max为抽油杆的许用最大应力，MPa；σ_T为抽油杆材质的最小抗拉强度，MPa；σ_min为抽油杆工作时的最小应力，MPa；k_sf为使用系数；F_min为抽油杆工作时所受的最小载荷，N；D₀'为抽油杆当前直径，mm；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a；T为抽油杆在当前服役阶段运行的时间，a；

步骤八：将步骤五中抽油杆工作时的最大应力σ_max、步骤六中抽油杆工作时的最小应力计σ_min和步骤七中抽油杆的许用最大应力[σ]_max代入公式(18)中计算出抽油杆的安全系数K的计算公式，其公式表示为(19)；

式中：K为抽油杆的安全系数；σ_max为抽油杆工作时的最大应力，MPa；σ_min为抽油杆工作时的最小应力，MPa；[σ]_max为抽油杆的许用最大应力，MPa；D₀'为抽油杆当前直径，mm；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a；T为抽油杆在当前服役阶段运行的时间，a；σ_T为抽油杆材质的最小抗拉强度，MPa；F_min为抽油杆工作时所受的最小载荷，N；k_sf为使用系数；F_max为抽油杆工作时所受的最大载荷，N；

步骤九：取抽油杆的安全系数阈值K_e，另K＝K_e，将安全系数阈值K_e代入公式(20)中，计算出抽油杆的在当前服役阶段的剩余安全服役时间T_e；

式中：T_e为抽油杆的在当前服役阶段的剩余安全服役时间，a；D₀'为抽油杆当前直径，mm；σ_T为抽油杆材质的最小抗拉强度，MPa；F_max为抽油杆工作时所受的最大载荷，N；F_min为抽油杆工作时所受的最小载荷，N；K_e为安全系数阈值；k_sf为使用系数；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a。

进一步的，所述的使用系数k_sf取值范围为0.6～1.0。

进一步的，所述的安全系数阈值K_e取值范围为1.05～1.40。

本发明采用了以上的技术方案，具有以下优点：

(1)该方法以模拟实际工况的腐蚀测试数据为基础，能合理预测抽油杆剩余腐蚀寿命，为抽油杆的更换提供了基础数据。

(2)该方法准确的预测了抽油杆的寿命，减小或避免因抽油杆腐蚀导致的安全风险和经济损失。

附图说明

图1是一种抽油杆腐蚀寿命确定方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细的描述。

图1给出了一种抽油杆腐蚀寿命确定方法的流程图。

一种抽油杆腐蚀寿命确定方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一：收集分析油井抽油杆运行的工况参数，主要是影响抽油杆腐蚀的因素，确定不同服役阶段影响抽油杆腐蚀的腐蚀环境W＝[X,Y,Z,...]，W表示腐蚀环境，X,Y,Z,…表示影响抽油杆腐蚀的几个主要因素；

步骤二：根据步骤一搜集的抽油杆运行的工况参数，确定腐蚀试验的条件，w_i＝[x_i,y_i,z_i,...,t](i＝0,1,2,3,…,n-1,n)，w_i表示第i服役阶段的腐蚀环境，x_i表示第i服役阶段时主要因素X的取值大小，y_i表示第i服役阶段时主要因素Y的取值大小，z_i表示第i服役阶段时主要因素Z的取值大小，t表示腐蚀测试时间，n≥1，i＝n表示当前服役阶段，随后利用高温高压釜模拟实际工况对抽油杆材质进行腐蚀测试，并利用腐蚀速率公式(1)求取抽油杆材质在各个服役阶段的均匀腐蚀速率值V_i，i＝n表示当前服役阶段，V_n表示前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率；

式中：V_i为材质的均匀腐蚀速率，mm/a；m₀为腐蚀试验前试样的质量，g；m为腐蚀试验后试样的质量，g；S为试样总表面积，cm²；t为腐蚀时间，d；ρ为试样密度，g/cm³；

步骤三：将步骤二中的腐蚀速率值V_i代入公式(2)中，计算出抽油杆当前直径D₀'；

D₀'＝D₀-2∑V_iT_i(i＝0,1,2,3,…,n-1) (2)

式中：D₀'为抽油杆当前直径，mm；D₀为抽油杆原始直径，mm；V_i为第i阶段的均匀腐蚀速率，mm/a；T_i为抽油杆在第i阶段所运行的时间，a；

步骤四：将步骤三中的抽油杆当前直径D₀'和当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速V_n代入公式(3)中，计算得到受腐蚀作用后抽油杆剩余截面积A_r；

式中：A_r为腐蚀后抽油杆剩余截面积A_r，mm²；D₀'为抽油杆当前直径，mm；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a；T为抽油杆在当前服役阶段运行的时间，a；

步骤五：将步骤四中的剩余截面积A_r代入公式(4)中计算出抽油杆工作时的最大应力σ_max，其公式表示为(5)；

其中：

F_max＝F_r+F_l+I_ru+I_lu+F_o (6)

F_r＝ρ_sA_r0gL (7)

F_l＝(A_p-A_r0)ρ_sgL (8)

式中：σ_max为抽油杆工作时的最大应力，MPa；F_max为抽油杆工作时所受的最大载荷，N；A_r为腐蚀后抽油杆剩余截面积，mm²；D₀'为抽油杆当前直径，mm；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a；T为抽油杆在当前服役阶段运行的时间，a；F_r为抽油杆在空气中的重量，N；F_l为作用在抽油杆上的油管内流体重量，N；I_ru为上冲程时抽油杆的惯性载荷，N；I_lu为上冲程时油管内流体造成的惯性载荷，N；F_o为上冲程时抽油杆所受的其他载荷，包括摩擦载荷、井口回压产生的载荷等，N；ρ_s为抽油杆材质密度，kg/m³；A_r0为抽油杆原始横截面积，m²；g为重力加速度，m/s²；L为抽油杆长度，m；A_p为抽油泵内截面积，m²；s为冲程，m；n为冲次，min^-1；ε为油管的过流断面变化引起的液柱加速度变化系数；A_t为油管流通断面面积，m²；

步骤六：将步骤四中的剩余截面积A_r代入公式(11)中计算出抽油杆工作时的最小应力σ_min，其公式表示为(12)；

其中：

F_min＝F_r+F_f+I_rd+F_o'

F_r＝ρ_sA_r0gL (13)

F_f＝-ρ_lA_r0gL (14)

式中：σ_min为抽油杆工作时的最小应力，MPa；F_min为抽油杆工作时时所受的最小载荷，N；A_r为腐蚀后抽油杆剩余截面积，mm²；D₀'为抽油杆当前直径，mm；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a；T为抽油杆在当前服役阶段运行的时间，a；F_r为抽油杆在空气中的重量，N；F_f为油管内流体对抽油杆的浮力，N；I_rd为下冲程时抽油杆的惯性载荷，N；F_o'为下冲程时抽油杆所受的其他载荷，包括摩擦载荷、井口回压产生的载荷等，N；ρ_s为抽油杆材质密度，kg/m³；A_r0为抽油杆原始横截面积，m²；g为重力加速度，m/s²；L为抽油杆长度，m；ρ_l为油管内流体的密度，kg/m³；s为冲程，m；n为冲次，min^-1；

步骤七：将步骤六中抽油杆工作时的最小应力σ_min代入公式(16)中计算得到抽油杆的许用最大应力[σ]_max，其公式表示为(17)；

式中：[σ]_max为抽油杆的许用最大应力，MPa；σ_T为抽油杆材质的最小抗拉强度，MPa；σ_min为抽油杆工作时的最小应力，MPa；k_sf为使用系数；F_min为抽油杆工作时所受的最小载荷，N；D₀'为抽油杆当前直径，mm；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a；T为抽油杆在当前服役阶段运行的时间，a；

步骤八：将步骤五中抽油杆工作时的最大应力σ_max、步骤六中抽油杆工作时的最小应力计σ_min和步骤七中抽油杆的许用最大应力[σ]_max代入公式(18)中计算出抽油杆的安全系数K的计算公式，其公式表示为(19)；

式中：K为抽油杆的安全系数；σ_max为抽油杆工作时的最大应力，MPa；σ_min为抽油杆工作时的最小应力，MPa；[σ]_max为抽油杆的许用最大应力，MPa；D₀'为抽油杆当前直径，mm；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a；T为抽油杆在当前服役阶段运行的时间，a；σ_T为抽油杆材质的最小抗拉强度，MPa；F_min为抽油杆工作时所受的最小载荷，N；k_sf为使用系数；F_max为抽油杆工作时所受的最大载荷，N；

步骤九：取抽油杆的安全系数阈值K_e，另K＝K_e，将安全系数阈值K_e代入公式(20)中，计算出抽油杆的在当前服役阶段的剩余安全服役时间T_e；

式中：T_e为抽油杆的在当前服役阶段的剩余安全服役时间，a；D₀'为抽油杆当前直径，mm；σ_T为抽油杆材质的最小抗拉强度，MPa；F_max为抽油杆工作时所受的最大载荷，N；F_min为抽油杆工作时所受的最小载荷，N；K_e为安全系数阈值；k_sf为使用系数；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a。

进一步的，所述的使用系数k_sf取值范围为0.6～1.0。

进一步的，所述的安全系数阈值K_e取值范围为1.05～1.40。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例：

一种抽油杆腐蚀寿命确定方法，包含以下步骤：

已知某一有杆泵采油井M的工况环境参数及实际生产参数如下：

工况环境参数：第Ⅰ服役阶段的温度为90℃，CO₂分压为0.1MPa，Cl^-浓度为1000ppm，已服役时间为3年；第Ⅱ服役阶段(当前服役阶段)的温度为90℃，CO₂分压为0.1MPa，Cl^-浓度为1400ppm，已服役时间为0年；

生产参数：所用抽油杆为单级D级抽油杆，其密度为2300kg/m³，最小抗拉强度为794MPa，抽油杆长度为800m，泵内液相密度为808kg/m³，抽油杆原始横截面积为0.000284m²，抽油泵内截面积为0.001521m²，油管流通断面面积为0.003019m²，抽油机冲程为2.5m，冲次为6次/分，该井为井口回压不高的稀油直井，忽略上下冲程时抽油杆所受的其他载荷F_o和F_o'，即：F_o＝F_o'＝0N；

步骤1、根据采油井M的工况环境参数确定影响抽油杆腐蚀的主要因素有：温度，CO₂分压和Cl^-浓度，由此得到抽油杆腐蚀的腐蚀环境W＝[温度，CO₂分压，Cl^-浓度]；

步骤2：根据步骤1搜集的抽油杆运行的工况参数，确定腐蚀试验的条件：w₁＝[温度90℃，CO₂分压0.1MPa，Cl^-浓度1000ppm，测试时间72h]、w₂＝[温度90℃，CO₂分压0.1MPa，Cl^-浓度1400ppm，测试时间72h]，其中，w₂为当前服役阶段的实验条件，随后利用高温高压釜模拟实际工况对抽油杆材质进行腐蚀测试，测得并利用腐蚀速率公式(1)求得抽油杆材质在两个服役阶段的工况环境下的均匀腐蚀速率值分别为V₁＝0.3362mm/a，V₂＝0.6358mm/a；

步骤3：将步骤2中通过实验测试和计算得到的腐蚀速率值V₁代入公式(2)中计算出抽油杆当前直径D₀'＝16.98mm；

步骤4：将步骤3中的抽油杆当前直径D₀'和当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率V₂代入公式(3)中计算得到受腐蚀作用后抽油杆剩余截面积公式：A_r＝0.785(16.98-1.2716T)²；

步骤5：将步骤4中的剩余截面积A_r和已知参数代入公式(4)～(10)中计算得到抽油杆工作时所受的最大载荷为13370N，抽油杆工作时的最大应力σ_max公式为：

步骤6：将步骤4中的剩余截面积A_r和已知参数代入公式(11)～(15)中计算得到抽油杆工作时所受的最小载荷为3130N，抽油杆工作时的最小应力σ_min公式为：

步骤7：将步骤6中抽油杆工作时的最小应力σ_min代入公式(16)中计算得到抽油杆的许用最大应力公式：

其中，考虑腐蚀作用，使用系数k_sf取0.7；

步骤8：将步骤5中抽油杆工作时的最大应力σ_max、步骤6中抽油杆工作时的最小应力计σ_min和步骤7中抽油杆的许用最大应力[σ]_max代入公式(18)中计算出抽油杆的安全系数K的计算公式：K＝0.01065(16.98-1.2716T)²-0.1913；

步骤9：取抽油杆的安全系数阈值K_e＝1.3，另K＝K_e＝1.3，将安全系数阈值K_e代入安全系数K的计算公式中计算出抽油杆的在当前服役阶段的剩余安全服役时间T_e＝4.05a。

通过上述计算，实施例中的抽油杆在第Ⅱ服役阶段(当前服役阶段)的剩余安全服役寿命为4年。

该方法在对抽油杆强度分析过程中，采用了考虑拉伸强度和疲劳强度的API许用应力条件，同时考虑了腐蚀对抽油杆强度的影响，以此，提出了一种抽油杆腐蚀寿命确定方法。该方法基于模拟实验测试结果和已知工程参数对抽油杆在当前工况环境的剩余安全服役寿命进行准确的定量计算，为抽油杆的更换提供了数据支撑，可有效减小或避免因抽油杆腐蚀导致的安全风险和经济损失。

Claims (3)

1.一种抽油杆腐蚀寿命确定方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一：收集分析油井抽油杆运行的工况参数，确定不同服役阶段影响抽油杆腐蚀的腐蚀环境W＝[X,Y,Z,...]，W表示腐蚀环境，X,Y,Z,…表示影响抽油杆腐蚀的几个主要因素；

步骤二：利用高温高压釜模拟实际工况对抽油杆材质进行腐蚀测试，测试条件为：w_i＝[x_i,y_i,z_i,...,t](i＝0,1,2,3,…,n-1,n)，w_i表示第i服役阶段的腐蚀环境，x_i表示第i服役阶段时主要因素X的取值大小，y_i表示第i服役阶段时主要因素Y的取值大小，z_i表示第i服役阶段时主要因素Z的取值大小，t表示腐蚀测试时间，n≥1，i＝n表示当前服役阶段，并利用腐蚀速率公式(1)求取抽油杆材质在不同工况环境下的均匀腐蚀速率值V_i；

式中：V_i为材质的均匀腐蚀速率，mm/a；m₀为腐蚀试验前试样的质量，g；m为腐蚀试验后试样的质量，g；S为试样总表面积，cm²；t为腐蚀测试时间，d；ρ为试样密度，g/cm³；

步骤三：将步骤二中的腐蚀速率值V_i代入公式(2)中，计算出抽油杆当前直径D₀'；

D₀'＝D₀-2∑V_iT_i(i＝0,1,2,3,…,n-1) (2)

式中：D₀'为抽油杆当前直径，mm；D₀为抽油杆原始直径，mm；V_i为第i阶段的均匀腐蚀速率，mm/a；T_i为抽油杆在第i阶段所运行的时间，a；

步骤四：将步骤三中的抽油杆当前直径D₀'和当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速V_n代入公式(3)中，计算得到受腐蚀作用后抽油杆剩余截面积A_r；

式中：A_r为腐蚀后抽油杆剩余截面积A_r，mm²；D₀'为抽油杆当前直径，mm；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a；T为抽油杆在当前服役阶段运行的时间，a；

步骤五：将步骤四中的剩余截面积A_r代入公式(4)中计算出抽油杆工作时的最大应力σ_max，其公式表示为(5)；

其中：

F_max＝F_r+F_l+I_ru+I_lu+F_o (6)

F_r＝ρ_sA_r0gL (7)

F_l＝(A_p-A_r0)ρ_sgL (8)

式中：σ_max为抽油杆工作时的最大应力，MPa；F_max为抽油杆工作时所受的最大载荷，N；A_r为腐蚀后抽油杆剩余截面积，mm²；D₀'为抽油杆当前直径，mm；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a；T为抽油杆在当前服役阶段运行的时间，a；F_r为抽油杆在空气中的重量，N；F_l为作用在抽油杆上的油管内流体重量，N；I_ru为上冲程时抽油杆的惯性载荷，N；I_lu为上冲程时油管内流体造成的惯性载荷，N；F_o为上冲程时抽油杆所受的其他载荷，包括摩擦载荷、井口回压产生的载荷，N；ρ_s为抽油杆材质密度，kg/m³；A_r0为抽油杆原始横截面积，m²；g为重力加速度，m/s²；L为抽油杆长度，m；A_p为抽油泵内截面积，m²；s为冲程，m；n为冲次，min^-1；ε为油管的过流断面变化引起的液柱加速度变化系数；A_t为油管流通断面面积，m²；

步骤六：将步骤四中的剩余截面积A_r代入公式(11)中计算出抽油杆工作时的最小应力σ_min，其公式表示为(12)；

其中：

F_min＝F_r+F_f+I_rd+F_o'

F_r＝ρ_sA_r0gL (13)

F_f＝-ρ_lA_r0gL (14)

式中：σ_min为抽油杆工作时的最小应力，MPa；F_min为抽油杆工作时所受的最小载荷，N；A_r为腐蚀后抽油杆剩余截面积，mm²；D₀'为抽油杆当前直径，mm；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a；T为抽油杆在当前服役阶段运行的时间，a；F_r为抽油杆在空气中的重量，N；F_f为油管内流体对抽油杆的浮力，N；I_rd为下冲程时抽油杆的惯性载荷，N；F_o'为下冲程时抽油杆所受的其他载荷，包括摩擦载荷、井口回压产生的载荷，N；ρ_s为抽油杆材质密度，kg/m³；A_r0为抽油杆原始横截面积，m²；g为重力加速度，m/s²；L为抽油杆长度，m；ρ_l为油管内流体的密度，kg/m³；s为冲程，m；n为冲次，min^-1；

步骤七：将步骤六中抽油杆工作时的最小应力σ_min代入公式(16)中计算得到抽油杆的许用最大应力[σ]_max，其公式表示为(17)；

式中：[σ]_max为抽油杆的许用最大应力，MPa；σ_T为抽油杆材质的最小抗拉强度，MPa；σ_min为抽油杆工作时的最小应力，MPa；k_sf为使用系数；F_min为抽油杆工作时所受的最小载荷，N；D₀'为抽油杆当前直径，mm；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a；T为抽油杆在当前服役阶段运行的时间，a；

步骤八：将步骤五中抽油杆工作时的最大应力σ_max、步骤六中抽油杆工作时的最小应力计σ_min和步骤七中抽油杆的许用最大应力[σ]_max代入公式(18)中计算出抽油杆的安全系数K的计算公式，其公式表示为(19)；

式中：K为抽油杆的安全系数；σ_max为抽油杆工作时的最大应力，MPa；σ_min为抽油杆工作时的最小应力，MPa；[σ]_max为抽油杆的许用最大应力，MPa；D₀'为抽油杆当前直径，mm；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a；T为抽油杆在当前服役阶段运行的时间，a；σ_T为抽油杆材质的最小抗拉强度，MPa；F_min为抽油杆工作时所受的最小载荷，N；k_sf为使用系数；F_max为抽油杆工作时所受的最大载荷，N；

步骤九：取抽油杆的安全系数阈值K_e，另K＝K_e，将安全系数阈值K_e代入公式(20)中，计算出抽油杆的在当前服役阶段的剩余安全服役时间T_e；

式中：T_e为抽油杆的在当前服役阶段的剩余安全服役时间，a；D₀'为抽油杆当前直径，mm；σ_T为抽油杆材质的最小抗拉强度，MPa；F_max为抽油杆工作时所受的最大载荷，N；F_min为抽油杆工作时所受的最小载荷，N；K_e为安全系数阈值；k_sf为使用系数；V_n为当前服役阶段抽油杆的均匀腐蚀速率，mm/a。

2.根据权利要求1所述的一种抽油杆腐蚀寿命确定方法，其特征在于：所述的使用系数k_sf取值范围为0.6～1.0。

3.根据权利要求1所述的一种抽油杆腐蚀寿命确定方法，其特征在于：所述的安全系数阈值K_e取值范围为1.05～1.40。

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